計算機組成原理：6 總線

1、計算機組成原理總線的基本概念總線的分類總線特性及性能指標總線結(jié)構(gòu)總線控制第六章 系統(tǒng)總線6.1 總線的概述采用總線的必要性 分散連接 vs 總線連接英語法語俄語漢語日語連接復雜擴展困難總線的基本概念采用總線的必要性 分散連接 vs 總線連接英語法語俄語日語漢語總線：漢語總線的基本概念采用總線的必要性 分散連接 vs 總線連接總線的概念 總線是連接多個部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。總線由許多傳輸線或通道構(gòu)成，每條線可以傳送一個二進制位。總線的特點總線上有超過一個信息接收部件，且在任一時刻，只允許有一個部件向總線發(fā)送信息?？偩€結(jié)構(gòu)計算機舉例（1） 中央處理器 CPUI/O總線M總線主存

2、 I/O接口 I/O 設備1 I/O 設備2I/O接口I/O接口 I/O 設備n面向的雙總線結(jié)構(gòu)CPU增加I/O設備方便，但是I/O設備與主存交換信息需要通過CPU，會影響到CPU效率。M總線：存儲總線； I/O總線：輸入輸出總線總線結(jié)構(gòu)計算機舉例（2）單總線（系統(tǒng)總線） CPU 主存 I/O接口 I/O 設備1 I/O 設備2 I/O接口 I/O 設備n I/O接口單總線結(jié)構(gòu)I/O設備與主存交換信息原則上不會影響CPU，便于提高CPU效率。但是，所有部件連到單一總線，提高沖突率，影響整機性能。（PDP-11、DJS183）總線結(jié)構(gòu)計算機舉例（3）系統(tǒng)總線 主存CPU I/O接口 I/O 設備

3、1 I/O 設備n I/O接口存儲總線面向存儲器的雙總線結(jié)構(gòu)增加CPU和主存之間專用的存儲總線，提高傳輸速度，減輕系統(tǒng)總線負擔，保留了主存與I/O直接交換信息的特點?？偩€的分類片內(nèi)總線 芯片內(nèi)部總線，例如運算器和cache之間的總線。系統(tǒng)總線（板級總線） 處理器與主存、I/O等部件之間的信息傳輸線。 三總線結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線通信總線 計算機系統(tǒng)之間，或計算機與其他設備之間的信息傳輸線?？偩€的分類片內(nèi)總線 芯片內(nèi)部總線，例如運算器和cache之間的總線。系統(tǒng)總線（板級總線） 處理器與主存、I/O等部件之間的信息傳輸線。 三總線結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線通信總線 計算機系統(tǒng)

4、之間，或計算機與其他設備之間的信息傳輸線。片內(nèi)總線處理器核cacheCPU總線的分類片內(nèi)總線 芯片內(nèi)部總線，例如運算器和cache之間的總線。系統(tǒng)總線（板級總線） 處理器與主存、I/O等部件之間的信息傳輸線。 三總線結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線通信總線 計算機系統(tǒng)之間，或計算機與其他設備之間的信息傳輸線。聲卡CPU顯卡網(wǎng)卡系統(tǒng)總線dbabcb總線的分類片內(nèi)總線 芯片內(nèi)部總線，例如運算器和cache之間的總線。系統(tǒng)總線（板級總線） 處理器與主存、I/O等部件之間的信息傳輸線。 三總線結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線通信總線 計算機系統(tǒng)之間，或計算機與其他設備之間的信息傳輸線。計算機計算機

5、設備1設備2通信總線一、系統(tǒng)總線1、數(shù)據(jù)總線雙向傳輸總線。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)稱為數(shù)據(jù)總線寬度。位數(shù)即為機器位數(shù)，與機器字長、存儲器字長有關。CPU存儲器data bus82、地址總線用來標識主存或I/O設備上存儲單元的位置。單向總線地址總線的位數(shù)如何確定？CPU存儲器address bus？大連理工大學軟件學院 賴曉晨2、地址總線用來標識主存或I/O設備上存儲單元的位置。單向總線地址總線的位數(shù)如何確定？地址總線的位數(shù)與存儲單元的個數(shù)有關，與存儲單元的二進制位長度無關。如地址總線有n條，則最多可以尋址到2n個存儲單元?；卮鹨韵聠栴}（尋址到字節(jié)）：如有256B存儲單元，需要多少條地址線？如有2KB存儲

6、單元，需要多少條地址線？如有16MB存儲單元，需要多少條地址線？如有4GB存儲單元，需要多少條地址線？3、控制總線用來發(fā)出各種控制信號的傳輸線。單一控制線通常是單向的?？刂瓶偩€總體來說是雙向總線。典型控制線 復位、時鐘、中斷相關、總線請求、存儲器讀寫、I/O讀寫、忙閑檢測等。CPU存儲器/外設control bus二、通信總線概念用于計算機系統(tǒng)之間、計算機系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間的通信。特點類別繁雜，連接規(guī)格、傳輸距離、速度、工作模式各不相同。傳輸速度和距離成反比。類型：串行、并行1、串行通信數(shù)據(jù)在單條1位寬的傳輸線上一位一位按順序依次傳送。適宜遠距離數(shù)據(jù)傳送，可從幾米到幾千千米。成本低。一個字節(jié)分

7、8次傳送完畢20(1)串行通信概述 串行數(shù)據(jù)傳送模式：單工;半雙工;全雙工 串行通信方式：同步通信;異步通信 檢錯是接收端檢測在數(shù)據(jù)字或包傳輸過程中可能發(fā)生的錯誤的能力。接收端出現(xiàn)的錯誤一般有奇偶錯、幀格式錯（總位數(shù)不對）、溢出錯（先接收的字符尚未被讀取，后面的字符又傳送過來）。糾錯就是通過接收器、發(fā)送器合作以進行更正錯誤的能力。檢錯和糾錯能力通常是總線協(xié)議的一部分。21(2)檢測與校驗 校驗和是一種更強的檢錯方式，用于數(shù)據(jù)包的檢查。當使用奇偶校驗時，每個字要增加一位，以幫助檢錯。使用校驗和時，每個包要增加一個字，目的也是幫助檢錯。例如，可以計算數(shù)據(jù)包中所有數(shù)據(jù)字的異或和，并將該值與數(shù)據(jù)包一起

8、發(fā)送；接收器在接收到數(shù)據(jù)包字和檢查字后，計算所接收到的所有數(shù)據(jù)字的異或和，如果所計算的校驗和字等于所接受到的校驗和字，則認為所接收到的數(shù)據(jù)包是正確的，否則認為是錯誤的。同樣地，不是所有的錯誤組合都可以用這種方式檢測到。當然，也可以同時使用奇偶校驗與校驗和兩種檢錯方式，以得到更強的檢錯能力。串行通信舉例：IIC串行總線串行通信舉例：IIC串行總線I2C(InterIntegrated Circuit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設備。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。例如管

9、理員可對各個組件進行查詢，以管理系統(tǒng)的配置或掌握組件的功能狀態(tài)，如電源和系統(tǒng)風扇?？呻S時監(jiān)控內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)絡、系統(tǒng)溫度等多個參數(shù)，增加了系統(tǒng)的安全性，方便了管理。242、RS-232-C串行接口 RS-232-C標準是一種硬件協(xié)議，用于連接DTE（數(shù)據(jù)終端設備）和DCE(數(shù)據(jù)通信設備)兩種設備。規(guī)定包括以下三個方面：機械特性：一般為9針，D型插件；電氣信號特性：負載電容不超過2500P，負載電阻在3K7K歐姆之間，電壓在-3V-15V和+3V+15V之間；交換特性：允許全雙工方式。 在實際的應用中，通信距離一般在幾十米內(nèi)，通信速率較低。串口通信設備與PC機的串行通訊串口通信設備和PC機的通訊電

10、纜可以按照如圖所示的方式連接。26通用串行總線USB接口 USB（Univer Serial Bus）是由Intel、Compaq及Microsoft等公司聯(lián)合提出的一種新的串行總線標準，主要用于PC機與外圍設備的互聯(lián)。1996年2月發(fā)布版本1.0，2000年4月發(fā)布版本2.0。 目前，嵌入式系統(tǒng)的USB接口有兩種實現(xiàn)方法，一種是處理器自帶USB接口控制器，如S3C2410。二是處理器不含有USB接口控制器，需要外接專用的USB接口芯片，如S3C44B0。27 1、 USB的主要特點 (1)支持即插即用：允許外設在主機和其他外設工作是進行連接配置、使用及移除。無需手動設置地址、中斷。支持熱插拔

11、，設備不需重新啟動便可以工作； (2)傳輸速率高:支持三種設備傳輸速率：USB1.1 的速度為1.5Mb/s和12Mb/s； USB2.0實現(xiàn)高達480Mb/s的傳輸率。在USB 2.0定義了一個與USB1.1相兼容的框架，它可以用USB 2.0的驅(qū)動程序驅(qū)動USB 1.1的設備。數(shù)據(jù)傳輸速度為：低速1.5Mb/s，全速12Mb/s，高速480Mb/s 。USB接口標準統(tǒng)一，使用一個4針插頭作為標準。 (3)連接方便、易于擴展:通過串行或者使用集線器Hub連接127個USB設備。 (4)獨立供電:USB接口提供了內(nèi)置電源。不同設備之間基本可以共享接口電纜。在每個端口都可檢測終端是否連接或分離，

12、并能區(qū)分出高速或低速設備。 USB設備最大的特點就是即插即用，這是因為USB協(xié)議規(guī)定在主機啟動或USB設備插入系統(tǒng)時都要對設備進行配置。就是按照USB協(xié)議，在USB主機與USB設備之間進行的一系列“問答”過程。從而主機知道了設備的情況以及該如何與設備通訊，并為設備設置一個唯一的地址。 對于標準USB設備，操作系統(tǒng)帶有它的驅(qū)動。但對于非標準設備，需要編寫專門的驅(qū)動程序來實現(xiàn)對USB設備的操作。29SPI接口概述SPI接口：SPI（Serial Peripheral Interface，串行外設接口）是Motorola公司開發(fā)的一種同步串行外設接口標準。SPI接口信號：有4個信號：數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接

13、收、時鐘和片選。在時鐘信號的作用下，發(fā)送的同時，接收對方發(fā)來的數(shù)據(jù)；也可以只發(fā)送、或者只接收。SPI的波特率可以達到20Mb/s以上。30SPI設備系統(tǒng)組成系統(tǒng)可以多個SPI設備組成，任何一個設備都可以為主SPI，但是任一時刻只能有一個主SPI設備。如下圖所示。主SPI設備從SPI 1從SPI 2從SPI nSCKMOSIMISOnSS31IIS音頻設備總線 目前，越來越多的消費電子產(chǎn)品都引入了數(shù)字音頻系統(tǒng)。這些數(shù)字化的聲音信號都由一系列的超大規(guī)模集成電路處理，常用的數(shù)字聲音處理需要的集成電路包括A/D和D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理器DSP、數(shù)字濾波器和數(shù)字音頻輸入輸出接口等。 IIS總線是菲利

14、普公司提出的音頻總線協(xié)議，全稱是數(shù)字音頻集成電路通信總線（Intel IC Sound Bus），它是一種串行的數(shù)字音頻總線協(xié)議。IIS總線只處理聲音數(shù)據(jù)，其他信號必須單獨傳輸。該總線只使用了提供分時復用功能的數(shù)據(jù)線SD；字段選擇（聲道選擇）WS線；時鐘信號線SCK共3根串行總線。 32CAN總線接口設計 CAN（Controller Area Network）控制器局域網(wǎng)總線是一種用于實時應用的串行通信協(xié)議，可以使用雙絞線、同軸電纜或光纖來傳輸信號。最早由德國的Robert Bosch公司開發(fā)，用于汽車中各種不同電子元件之間的通信，以此取代昂貴而笨重的配電線束。比如發(fā)動機管理系統(tǒng)、變速箱控制

15、器、儀表裝置和電子主干系統(tǒng)中均嵌入CAN控制裝置。該協(xié)議的健壯性使其用途延伸到其他自動化和工業(yè)應用。CAN協(xié)議的特性包括高完整性的串行數(shù)據(jù)通信、提供實時支持、傳輸速率高達1Mbps、11位尋址以及檢錯能力。它是一種多主方式的串行通訊總線，基本設計規(guī)范要求有高的位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測出產(chǎn)生的任何錯誤。還有低成本和遠距離傳輸（長達10Km）的特點。 例子：工業(yè)應用的CAN控制系統(tǒng)34汽車電子：汽車電子產(chǎn)品（18個嵌入式控制模塊）CAN總線網(wǎng)絡。VOLVO S80汽車的CAN總線網(wǎng)絡2、并行通信數(shù)據(jù)在多條1位寬的傳輸線上并行傳送，同時由源傳送到目的地。適宜近距離的數(shù)據(jù)傳送，通常小于30

16、米。短距離內(nèi)，傳輸速度遠快于串行方式。 并行通信舉例：8255并口控制器大連理工大學軟件學院 賴曉晨6.3 總線特性及性能指標一、總線物理實現(xiàn)CPU 插板主存 插板I/O 插板BUS主板大連理工大學軟件學院 賴曉晨二、總線特性機械特性電氣特性功能特性時間特性大連理工大學軟件學院 賴曉晨二、總線特性機械特性：物理尺寸、插頭形狀、管腳數(shù)、排列順序。電氣特性：信號線的電平范圍。邏輯“1”，邏輯“0”。TTL電平、CMOS電平。 大連理工大學軟件學院 賴曉晨二、總線特性機械特性：物理尺寸、插頭形狀、管腳數(shù)、排列順序。電氣特性：信號線的電平范圍。邏輯“1”，邏輯“0”。TTL電平CMOS電平RS-232

17、C 10大連理工大學軟件學院 賴曉晨二、總線特性功能特性：每根傳輸線的功能：數(shù)據(jù)、地址、控制。時間特性：信號的前后時序關系。二、總線特性功能特性：每根傳輸線的功能：數(shù)據(jù)、地址、控制。時間特性：信號的前后時序關系。 三、總線性能指標總線寬度：數(shù)據(jù)線位數(shù)總線帶寬：數(shù)據(jù)傳輸速率時鐘同步方式：同步、異步總線復用：地址、數(shù)據(jù)、控制線復用信號線數(shù)：三總線所有信號線總數(shù)總線控制方式：突發(fā)工作、仲裁方式等其他指標：帶載能力、電源電壓等性能指標總線寬度指的是總線中數(shù)據(jù)總線的數(shù)量，用bit（位）表示，總線寬度一般有8位、16位、32位和64位等之分。總線的數(shù)據(jù)傳輸速率與總線寬度成正比。 總線時鐘是總線中各種信號的

18、定時標準。在傳輸線數(shù)目固定的情況下，總線時鐘頻率越高，其單位時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸量越大。數(shù)據(jù)傳輸速率指的是在總線中每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量，用MB/s表示，即每秒多少兆字節(jié)。 數(shù)據(jù)傳輸速率 = 總線寬度（位）/8位總線時鐘頻率（單位為字節(jié)/秒）四、總線標準1、概念： 系統(tǒng)與模塊、模塊與模塊之間的一個互連的標準界面，能夠隱藏符合標準的部件內(nèi)部的操作細節(jié)。標準界面模塊1模塊2模塊3模塊4系統(tǒng)1系統(tǒng)2模塊、系統(tǒng)之間不需知道對方的實現(xiàn)細節(jié)。什么樣的總線2典型總線標準1系統(tǒng)總線（1）ISA-工業(yè)標準體系（Industry Standard Architecture），它是最早出現(xiàn)的微型計算機總線標準，應用在IB

19、M的AT機上。（2） EISA-擴展工業(yè)標準體系（Extended Industry Standard Architecture），主要用于286微機。EISA對ISA完全兼容。（3） VESA-視頻電子標準協(xié)會（Video Electronic Standard Association），是按照局部總線標準設計的一種開放總線，只適合于486的一種過渡標準，已淘汰。（4） PCI-外圍設備互聯(lián)（Peripheral Component Interconnection），PCI局部總線是高性能的32位或64位總線，它是專門為高集成度的外圍部件、擴充插板和處理器/存儲器系統(tǒng)而設計的互連機制。（5）

20、AGP-是一種視頻接口的技術(shù)標準，專用于連接主存和圖形存儲器。AGP總線寬32位，時鐘頻率66MHz，能以133MHz工作，最高的傳輸速率可達533Mbps。單總線多總線雙總線三總線四總線總線結(jié)構(gòu)一、單總線結(jié)構(gòu) CPU 主存 I/O接口 I/O 設備1 I/O 設備2 I/O接口 I/O 設備n I/O接口結(jié)構(gòu)簡單、便于擴充、傳輸速率低、容易形成瓶頸。1、雙總線結(jié)構(gòu)通道 I/O接口 設備n I/O接口 設備0 CPU主存主存總線I/O總線將速度較低的設備從主存總線上分離出來，形成主存總線與I/O總線分開的結(jié)構(gòu)。通道是一個具有特殊功能的處理器，負責對I/O統(tǒng)一管理。2、三總線結(jié)構(gòu)1主存總線DMA

21、總線I/O總線 CPU 主存設備1設備n高速外設I/O接口I/O接口I/O接口主存總線用于CPU和主存交換信息，I/O總線用于CPU和I/O設備見傳送信息，DMA總線負責在主存和I/O設備間直接傳遞信息。大連理工大學軟件學院 賴曉晨局域網(wǎng)系統(tǒng)總線CPUCache局部總線擴展總線接口擴展總線Modem串行接口SCSI局部I/O控制器主存3、三總線結(jié)構(gòu)2處理器采用局部總線連到cache，再利用系統(tǒng)總線連接主存，通過擴展總線接口連接其他接口。大連理工大學軟件學院 賴曉晨多媒體 Modem主存擴展總線接口局域網(wǎng)SCSICPU串行接口FAX系統(tǒng)總線局部總線高速總線擴展總線圖形Cache/橋4、四總線結(jié)構(gòu)

22、系統(tǒng)把設備總線分為兩個層次，高速設備連接高速總線，低速設備連接擴展總線，各總線直接由橋連接。大連理工大學軟件學院 賴曉晨三、總線結(jié)構(gòu)舉例傳統(tǒng)微型機總線結(jié)構(gòu)VL-BUS局部總線結(jié)構(gòu)PCI總線結(jié)構(gòu)多層PCI總線結(jié)構(gòu)大連理工大學軟件學院 賴曉晨1、傳統(tǒng)微型機總線結(jié)構(gòu)存儲器SCSI 控制器主存控制器ISA、EISA 8 MHz的16位數(shù)據(jù)通路標準總線控制器33 MHz的32位數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)總線多媒體高速局域網(wǎng)高性能圖形 CPU Modem大連理工大學軟件學院 賴曉晨1、傳統(tǒng)微型機總線結(jié)構(gòu)存儲器SCSI 控制器主存控制器ISA、EISA 8 MHz的16位數(shù)據(jù)通路標準總線控制器33 MHz的32位數(shù)據(jù)通路

23、系統(tǒng)總線多媒體高速局域網(wǎng)高性能圖形 CPU Modem高速和低速設備都掛載在ISA、EISA總線上，勢必造成總線瓶頸。應該高速設備靠近cpu，低速設備遠離cpu。2、VL-BUS局部總線結(jié)構(gòu)33 MHz的32位數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)總線ISA、EISA多媒體高速局域網(wǎng)高性能圖形圖文傳真8 MHz的16位數(shù)據(jù)通路標準總線 控制器CPU主存控制器存儲器局部總線 控制器 SCSI控制器VL BUS Modem2、VL-BUS局部總線結(jié)構(gòu)33 MHz的32位數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)總線ISA、EISA多媒體高速局域網(wǎng)高性能圖形圖文傳真8 MHz的16位數(shù)據(jù)通路標準總線 控制器CPU主存控制器存儲器局部總線 控制器 SCSI

24、控制器VL BUS ModemVL-BUS與cpu結(jié)合緊密，最適宜486機器使用，通用性比較差3、PCI總線結(jié)構(gòu)CPU多媒體PCI 橋高速局域網(wǎng)高性能圖形圖文傳真PCI 總線系統(tǒng)總線33 MHz的32位數(shù)據(jù)通路8 MHz的16位數(shù)據(jù)通路ISA、EISA標準總線 控制器 SCSI 控制器存儲器 Modem4、多層PCI總線PCI總線2存儲器橋0橋4 PCI設備橋5總線橋橋3橋1設備橋2第一級橋第二級橋第三級橋PCI總線4PCI總線5PCI總線3PCI總線1PCI總線0存儲器總線 標準總線CPUPCI總線驅(qū)動能力不足時，可以采用多級pci總線6.3 總線仲裁總線上連接有多個部件時，何時由哪個部件發(fā)

25、送信息，如何給信息傳送定時，如何防止信息丟失，如何避免多個部件同時發(fā)送信息，如何規(guī)定信息發(fā)送的部件等問題，由總線控制器統(tǒng)一管理?？偩€判優(yōu)控制（仲裁邏輯）通信控制一、總線判優(yōu)主設備：對總線有控制權(quán)，可以發(fā)起信息傳送。從設備：只能響應總線上的命令判優(yōu)邏輯：當多個主設備同時申請使用總線時，總線判優(yōu)邏輯電路按照一定的優(yōu)先級順序來確定哪個主設備可以使用總線。判優(yōu)邏輯分類：分布式、集中式（鏈式查詢、計算器定時查詢、獨立請求方式）總線控制部件I/O接口0BSBRI/O接口1I/O接口nBG數(shù)據(jù)線地址線BS 總線忙BR總線請求BG總線同意I/O接口11、鏈式查詢方式總線控制部件I/O接口0BSBRI/O接口1

26、I/O接口nBG數(shù)據(jù)線地址線BS 總線忙BR總線請求BG總線同意I/O接口11、鏈式查詢方式自動支持優(yōu)先級連接簡單，易于擴充設備，但是對電路故障敏感，而且優(yōu)先級低的設備獲得請求很難。 0BS 總線忙BR總線請求總線控制部件數(shù)據(jù)線地址線I/O接口0BSBRI/O接口1I/O接口n設備地址I/O接口1 計數(shù)器設備地址 12、計數(shù)器定時查詢方式 0BS 總線忙BR總線請求總線控制部件數(shù)據(jù)線地址線I/O接口0BSBRI/O接口1I/O接口n設備地址I/O接口1 計數(shù)器設備地址 12、計數(shù)器定時查詢方式對故障不敏感，但是增加了設備地址線，控制復雜。 0BS 總線忙BR總線請求總線控制部件數(shù)據(jù)線地址線I/

27、O接口0BSBRI/O接口1I/O接口n設備地址I/O接口1 計數(shù)器設備地址 12、計數(shù)器定時查詢方式設備地址線需要多少條？排隊器排隊器總線控制部件數(shù)據(jù)線地址線I/O接口0I/O接口1I/O接口nBR0 BG0BR1BG1BRnBGnBG總線同意BR總線請求3、獨立請求方式排隊器排隊器總線控制部件數(shù)據(jù)線地址線I/O接口0I/O接口1I/O接口nBR0 BG0BR1BG1BRnBGnBG總線同意BR總線請求3、獨立請求方式響應速度快，優(yōu)先次序控制靈活，但是控制線數(shù)目多，總線控制邏輯更加復雜。分布式仲裁分布式仲裁可以采用優(yōu)先級仲裁策略或者采用帶請求時間公平性仲裁策略方式。以優(yōu)先級仲裁策略為基礎的分

28、布式仲裁不需要集中的總線仲裁器，每個潛在的主方設備都有自己的仲裁號（AN）和仲裁器?；趲д埱髸r間的公平性仲裁策略的分布仲裁在優(yōu)先級仲裁的基礎上，為每個設備請求增加了時間計數(shù)器，將時間計數(shù)器的值連同仲裁號一起構(gòu)成一個新的仲裁號實施優(yōu)先級仲裁策略。分布式仲裁的特點與集中式總線仲裁相比，分布式總線仲裁方式要求的總線信號更多、控制電路也更復雜，但它能夠有效地防止總線仲裁時間上的浪費。二、總線通信控制目的：解決通信方法協(xié)調(diào)配合的問題總線周期分為四個階段：申請分配階段：各主模塊提出申請，總線仲裁器選中合適的模塊。尋址階段：主模塊發(fā)出地址和命令傳數(shù)階段：主模塊和從模塊交換數(shù)據(jù)結(jié)束階段：主模塊撤銷有關信息1

29、.目前在總線上的主要操作（1）讀和寫 讀是將從設備（如存儲器）中的數(shù)據(jù)讀出并經(jīng)總線傳輸?shù)街髟O備（如CPU）；寫是主設備到從設備的數(shù)據(jù)傳輸過程。（2）塊傳送 主設備給出要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊的起始地址后，就可以利用總線對固定長度的數(shù)據(jù)一個接一個的讀出或?qū)懭?。?）寫后讀或讀后寫 主設備給出地址一次，就可以進行先寫后讀或者先讀后寫操作，先讀后寫往往用于校驗數(shù)據(jù)的正確性，先寫后讀往往用于多道程序的對共享存儲資源的保護。（4）廣播和廣集 主設備同時向多個從設備傳輸數(shù)據(jù)的操作模式稱為廣播。廣集操作和廣播操作正好相反，它將從多個從設備的數(shù)據(jù)在總線上完成AND或OR操作，常用于檢測多個中斷源。6.3 總線操作和定時

30、總線操作和定時2. 定時是指事件出現(xiàn)在總線上的時間關系?？偩€常用的定時協(xié)議有同步定時方式和異步定時方式（1） 同步定時方式要求所有的模塊由統(tǒng)一的時鐘脈沖進行操作的控制，各模塊的所有動作均在時鐘周期的開始產(chǎn)生，并且多數(shù)動作在一個時鐘周期內(nèi)完成。（2） 異步定時方式是一種應答方式或者互鎖機制的定時方式。對于異步操作，操作的發(fā)生由主設備或從設備的的特定信號來確定。總線上一個事件的發(fā)生取決于前一個事件的發(fā)生，雙方互相提供聯(lián)絡信號。 讀命令T1總線傳輸周期T2T3T4 時鐘 地址 數(shù)據(jù)1、同步定時方式（讀） 數(shù)據(jù)T1總線傳輸周期T2T3T4 時鐘 地址 寫命令1、同步通信（寫）2異步定時通信異步定時通信

31、克服了同步通信的缺點，允許各部件速度的不一致，給設計者提供了靈活性和選擇余地。異步定時方式的主要特征是沒有統(tǒng)一的時鐘周期劃分，而采用應答方式實現(xiàn)總線的操作，所需時間視需要而定。一般將異步應答關系分為不互鎖、半互鎖和全互鎖三種類型。不互鎖方式不互鎖方式的特點是設備1的請求信號和設備2的回答信號沒有相互的制約關系。即設備1發(fā)出請求信號后不必等到接到設備2的回答信號，而是經(jīng)過一段時間后就認定設備2收到了請求信號，并撤出請求信號。而設備2在接到請求信號，經(jīng)過一段時間后自動恢復原態(tài)。半互鎖方式半互鎖方式的特點是設備1的請求信號和設備2的回答信號有簡單的制約關系。即設備1發(fā)出請求信號后，必須待接到設備2的

32、回答信號后才撤銷請求信號，有互鎖關系。而設備2在接到請求信號后，發(fā)出回答信號，但不必等待獲知設備1的請求信號已經(jīng)撤銷，而是隔一段時間便自動撤銷回答信號，不存在互鎖關系，全互鎖方式全互鎖方式的特點是主模塊的請求信號和從模塊的回答信號有完全的制約關系。即設備1發(fā)出請求信號后，必須待從模塊回答后才撤銷請求信號；設備2發(fā)出回答信號，也必須待設備1獲知(請求信號已撤銷)后，再撤銷其回答信號。雙方存在互鎖關系。不互鎖半互鎖全互鎖主設備從設備請求回答2、異步定時通信三、總線通信的四種方式同步定時通信：發(fā)送時鐘信號來同步數(shù)據(jù)傳送異步通信：沒有時鐘，采用握手信號同步半同步通信：同步、異步結(jié)合，插入等待周期。分離

33、式通信：傳輸周期劃分為功能獨立的子周期 讀命令T1總線傳輸周期T2T3T4 時鐘 地址 數(shù)據(jù)1、同步通信（讀） 數(shù)據(jù)T1總線傳輸周期T2T3T4 時鐘 地址 寫命令1、同步通信（寫）主設備從設備請求回答2、異步通信3、半同步通信發(fā)送方仍然發(fā)送時鐘。接收方根據(jù)自身情況反饋信息給發(fā)送方，使發(fā)送方進行相應調(diào)整。增加一條等待響應信號線（wait）“主體同步，細節(jié)異步”允許不同速率的設備和諧工作 讀 命令WAIT 地址 數(shù)據(jù) 時鐘總線傳輸周期T1T2TWTWT3T4半同步通信時序圖上述三種通信方式的共同點對于一個總線周期，以讀為例占用總線從模塊發(fā)出數(shù)據(jù)不占用總線從模塊準備數(shù)據(jù)占用總線主模塊發(fā)出地址、命令4、分離式通信每個總線傳輸周期分為兩個子周期子周期1：主模塊申請占用總線，使用完后即放棄總線的使用權(quán)。子周期2：從模塊申請占用總線，將各種信息送到總線上。充分挖掘系統(tǒng)總線每個瞬間的潛力分離式通信的特點各模塊有權(quán)申請占用總線。采用同步方式通信，省去握手開銷。各模塊準備數(shù)據(jù)時，不占用總線資源?？偩€無空閑等待時間，提高了利用率。一、單項選擇題：1、“總線忙”信號是由（ ）建立的。A獲得總線控制權(quán)的設備B發(fā)出“總線請求”的設備C總線控制器DCPU答案： A2、掛接在總線上的多個部件（