計算機組成原理課后答案第二唐朔飛PPT課件

1、 1. 什么是總線？總線傳輸有何特點？為了減輕總線的負(fù)載，總線上的部件都應(yīng)具備什么特點？ 解：總線是多個部件共享的傳輸部件； 總線傳輸?shù)奶攸c是：某一時刻只能有一路信息在總線上傳輸，即分時使用； 為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過三態(tài)驅(qū)動緩沖電路與總線連通。第1頁/共21頁 4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特點？哪種方式響應(yīng)時間最快？哪種方式對電路故障最敏感？ 解：總線判優(yōu)控制解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)分配問題； 常見的集中式總線控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵?、計?shù)器查詢、獨立請求； 特點：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡單，易于擴充，對電路故障最敏感；計數(shù)器查詢方式優(yōu)先級設(shè)

2、置較靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨立請求方式判優(yōu)速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。第2頁/共21頁 5. 解釋概念：總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備（或主模塊）、總線的從設(shè)備（或從模塊）、總線的傳輸周期、總線的通信控制。 解： 總線寬度指數(shù)據(jù)總線的位（根）數(shù)，用bit（位）作單位。 總線帶寬指總線在單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總量，相當(dāng)于總線的數(shù)據(jù)傳輸率，等于總線工作頻率與總線寬度（字節(jié)數(shù)）的乘積。 總線復(fù)用指兩種不同性質(zhì)且不同時出現(xiàn)的信號分時使用同一組總線，稱為總線的“多路分時復(fù)用”。第3頁/共21頁 總線的主設(shè)備（主模塊）指一次總線傳輸期間，擁有總線控制權(quán)的

3、設(shè)備（模塊）； 總線的從設(shè)備（從模塊）指一次總線傳輸期間，配合主設(shè)備完成傳輸?shù)脑O(shè)備（模塊），它只能被動接受主設(shè)備發(fā)來的命令； 總線的傳輸周期總線完成一次完整而可靠的傳輸所需時間； 總線的通信控制指總線傳送過程中雙方的時間配合方式。第4頁/共21頁 6. 試比較同步通信和異步通信。 解： 同步通信由統(tǒng)一時鐘控制的通信，控制方式簡單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時，總線工作效率明顯下降。適合于速度差別不大的場合； 異步通信不由統(tǒng)一時鐘控制的通信，部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同步復(fù)雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時，有利于提高總線工作效率。第5頁/共21頁 8. 為

4、什么說半同步通信同時保留了同步通信和異步通信的特點？ 解： 半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時鐘控制，又能像異步通信那樣允許傳輸時間不一致，因此工作效率介于兩者之間。第6頁/共21頁 10. 什么是總線標(biāo)準(zhǔn)？為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有哪些？什么是即插即用？哪些總線有這一特點？ 解： 總線標(biāo)準(zhǔn)可理解為系統(tǒng)與模塊、模塊與模塊之間的互連的標(biāo)準(zhǔn)界面。 總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題； 目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：ISA、EISA、PCI等； 即插即用指任何擴展卡插入系統(tǒng)便可工作。EISA、PCI等具有此功能。第7頁/共21頁 11. 畫一個具有雙向傳輸功能的總線邏輯

5、圖。 解：此題實際上是要求設(shè)計一個雙向總線收發(fā)器，設(shè)計要素為三態(tài)、方向、使能等控制功能的實現(xiàn)，可參考74LS245等總線緩沖器芯片內(nèi)部電路。 邏輯圖如下：（n位）GDIRA1B1AnBn 使能控制方向控制第8頁/共21頁錯誤的設(shè)計：CPUMMI/O1I/O2I/On這個方案的錯誤是： 不合題意。按題意要求應(yīng)畫出邏輯線路圖而不是邏輯框圖。第9頁/共21頁 12. 設(shè)數(shù)據(jù)總線上接有A、B、C、D四個寄存器，要求選用合適的74系列芯片，完成下列邏輯設(shè)計： （1） 設(shè)計一個電路，在同一時間實現(xiàn)DA、DB和DC寄存器間的傳送； （2） 設(shè)計一個電路，實現(xiàn)下列操作： T0時刻完成D總線； T1時刻完成總線

6、A； T2時刻完成A總線； T3時刻完成總線B。第10頁/共21頁解： （1）采用三態(tài)輸出的D型寄存器74LS374做A、B、C、D四個寄存器，其輸出可直接掛總線。A、B、C三個寄存器的輸入采用同一脈沖打入。注意-OE為電平控制，與打入脈沖間的時間配合關(guān)系為： 第11頁/共21頁第12頁/共21頁 （2）寄存器設(shè)置同（1），由于本題中發(fā)送、接收不在同一節(jié)拍，因此總線需設(shè)鎖存器緩沖，鎖存器采用74LS373（電平使能輸入）。節(jié)拍、脈沖配合關(guān)系如下：第13頁/共21頁 節(jié)拍、脈沖分配邏輯如下：第14頁/共21頁節(jié)拍、脈沖時序圖如下：第15頁/共21頁 以8位總線為例，電路設(shè)計如下：（圖中，A、B、

7、C、D四個寄存器與數(shù)據(jù)總線的連接方法同上。）第16頁/共21頁 14. 設(shè)總線的時鐘頻率為8MHz，一個總線周期等于一個時鐘周期。如果一個總線周期中并行傳送16位數(shù)據(jù)，試問總線的帶寬是多少？ 解： 總線寬度 = 16位/8 =2B 總線帶寬 = 8MHz2B =16MB/s第17頁/共21頁 15. 在一個32位的總線系統(tǒng)中，總線的時鐘頻率為66MHz，假設(shè)總線最短傳輸周期為4個時鐘周期，試計算總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率。若想提高數(shù)據(jù)傳輸率，可采取什么措施？ 解法1： 總線寬度 =32位/8 =4B 時鐘周期 =1/ 66MHz =0.015s 總線最短傳輸周期 =0.015s4 =0.06s 總線最大數(shù)據(jù)傳輸率 = 4B/0.06s =66.67MB/s第18頁/共21頁解法2： 總線工作頻率 = 66MHz/4 =16.5MHz 總線最大數(shù)據(jù)傳輸率 =16.5MHz4B =66MB/s 若想提高總線的數(shù)據(jù)傳輸率，可提高總線的時鐘頻率，或減少總線周期中的時鐘個數(shù)，或增加總線寬度。第19頁/共21頁 16. 在異步串行傳送系統(tǒng)中，字符格式為：1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個校驗位、2個終止位。若要求每秒傳送120個字符，試求傳送的波特率和