微型计算机原理作业第十二章 习题与思考题

第十二章习题与思考题
典型例题解析
例12-1 总线标准与接口标准的特点
答案：总线标准与接口标准在概念上是不同的，但是，往往把一些接口标准说成是总线标准。

实际上两者之间是有其区别特征的。

（1）总线标准的特点
①公用性，同时挂接多种不同类型的功能模块；
②在机箱内以总线扩展插槽形式提供使用；
③一般为并行传输；
④定义的信号线多，且齐全，包括分离的数据、地址和控制信号线以及电源线。

（2）接口标准的特点
①专用性，一般是一个接口只接一类或一种设备；
②一般设在机箱外，以接口插头（座）形式提供使用；
③有并行和串行两种传输；
④定义的信号线少，且不齐全，一般是控制信号线、数据信号线、地址信号线共用。

例12-2 计算机系统采用“面向总线”的形式有何优点？
答案：面向总线结构形式的优点主要有：
①简化了硬件的设计。

从硬件的角度看，面向总线结构是由总线接口代替了专门的I/O接口，由总线规范给了传输线和信号的规定，并对存储器、I/O设备和CPU如何挂在总线上都作了具体的规定。

所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU插件、存储器插件以及CPU、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。

②简化了系统结构。

整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。

③系统扩充性好。

一是规模扩充，二是功能扩充。

规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。

插件插入机器的位置往往没有严格的限制。

这就使系统扩充即简单又快速可靠，而且也便于查错。

④系统更新性能好。

因为CPU、存储器、I/O接口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，而这种更新只需更新需要新的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。

例12-3某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？
解：设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个周期传送的数据量用D表示，根据总线带宽的定义，则有：
Dr = D/T = D×f = 4B×33×106/s = 132MB/s
习题与思考题
一、填空题：
1.微机总线的信号线包括①、②、③、以及电源和地线。

2.1SA总线属于总线。

3.总线按传送信息的性质可分为：____①_____ 、 _____②_____和____③_____ 三类。

4.PCI总线属于 _____________总线。

5.按总线在微机结构中所处的位置，总线可分为 ____①____、____②_____ 、__ __③___ 和_______④_______ 。

6.IEEE488总线属于_______________________________ 总线。

7.IEEE1394总线属于_________________________________________________ 。

8.ISA总线标准定义了_________________ 根信号线。

9.PC总线标准定义了_________________ 根地址线。

10.PC总线标准定义了_________________ 根信号线。

11.ISA总线标准定义了_________________ 根地址线。

二、选择题：
1.PCI总线的数据宽度为（）位。

A.8
B.16
C.32
D.64
2.ISA总线的数据宽度为（）位。

A.64
B.32
C.16
D.8
3.总线的宽度用数据总线的条数表示，其单位是（）。

A.位
B.字节
C.字
D.双字
4.总线的宽度用（）总线的条数表示。

A.地址
B.数据
C.控制
D.以上所有
5.总线的标准传输率是总线上（）。

A.每秒传输的最大字节量
B.每秒传输的最大位数
C.每秒传输的最大信息量
D.每秒传输的最大数据量
6.总线的标准传输率用（）表示。

A.Mb/s
B.MB/s
C.Kb/s
D.KB/s
7.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现技术化，同时______。

A. 减少信息传输量
B. 提高信息传输速度
C. 减少了信息传输线的条数
D. 减少了存储器占用时间
8.描述PCI总线基本概念中正确的句子是______。

A.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送
B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线
C.PCI设备一定是主设备
D.系统中允许只有一条PCI总线
9.下面对计算机总线的描述中，确切完备的概念是______。

A.地址信息、数据信息不能同时出现
B.地址信息与控制信息不能同时出现
C.数据信息与控制信息不能同时出现
D.两种信息源的代码不能在总线中同时传送
10.微型机系统中外设通过适配器与主板的系统总线相连接，其功能是___。

A. 数据缓冲和数据格式转换
B.监测外设的状态
C.控制外设的操作
D. 前三种功能的综合作用
11.系统总线中控制线的功能是______。

A．提供主存、I/O接口设备的控制信号和响应信号及时序信号
B．提供数据信息
C．提供主存、I/O接口设备的控制信号
D．提供主存、I/O接口设备的响应信号
12. PCI总线的基本传输机制是______。

A. 并行传送
B. 串行传送
C. 猝发式传送
D. DMA传送
13.根据传送信息的种类不同，系统总线分为______。

A. 地址线和数据线
B. 地址线、数据线和控制线
C. 地址线、数据线和响应线
D. 局部总线、内总线和外总线
14.数据总线的宽度由总线的定义。

A.物理特性
B.功能特性
C.电气特性
D.时间特性
15.描述PCI总线中基本概念表述不正确的是（）。

A.PCI设备不一定是主设备
B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线
C.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送
D.系统中允许有多条PCI总线
三、判断题
1.PCI总线的数据宽度为32位，可扩充到64位。

B总线支持即插即用与热插拔
3.ISA总线的数据宽度为32位。

4.IEEE1394串行总线不支持即插即用与热插拔
5.PCI总线具有自动进行设置功能，支持即插即用与热插拔。

6.总线的宽度用信号线的条数表示。

7.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现技术化，同时能提高信息传输速度。

8.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送。

9.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线。

10.系统中不允许有多条PCI总线共存。

四、问答题：
1.何谓总线？何谓系统总线？系统总线通常由哪些传输线组成？各自的作用是什么？
2.微型计算机中根据总线所处位置不同，可分为哪几类总线？简述各类总线的含义。

3.在微机中采用总线结构有何好处？
4.使用局部总线有何优点，局部总线和系统总线有何差别？
5.何谓USB？它有何特点？
6.何谓IEEE1394？它有何特点？
7.试述PCI总线结构中桥的功能。

参考答案
一、填空题
1.①地址，②数据，③控制
2.系统
3.①地址，②数据，③控制
4.局部
5.①片内总线，②局部总线，③系统总线，④外总线
6.并行通信总线（或并行外总线）
7.串行通信总线（或串行外总线）
8.98
9.20
10.62
11.24
二、选择题
1-5 CCABA 6-10 BCADD 11-15 ACBAB
三、判断题
1-5 √√×××6-10 ××√××
四、问答题
1.答案：总线是功能部件之间实现互连的一组公共信号线，用作相互间信息交换的公共通道（公共的通信线路）。

系统总线是系统内各功能部件之间传输输信息的公共通道，是微机系统内最重要的总线。

在采用系统板结构的微机内，该总线是底板（主板）的一部分，其表现形式是位于底板上一个个标准的总线扩展槽。

系统总线通常由数据总线、地址总线和控制总线组成。

数据总线的作用是传送数据信息，其数目的多少决定了一次能够传送数据的位数（双向）。

地址总线的作用是传送地址信息，其数目的多少决定了系统能够直接寻址存储器的地址范围（单向、三态）。

控制总线的作用是用于传送控制控制信息，协调系统中各部件的操作。

2.答案：微机中根据总线所处位置不同，可分为四级（或四个层次），即片内总线、局部总线、系统总线和外总线。

片内总线是指位于集成电路芯片内部的总线。

片内总线在制作大规模集成电路时就已经制作好，对计算机用户来说是触摸不到的，因此与用户无关。

局部总线，也称元件级总线或片总线，它是各种板、卡上芯片与芯片这间连接的总线，是为芯片与器件之间提供的标准信息接口。

该总线的表现形式是各芯片引脚的延伸
与连接。

一般与CPU密切相关，是微机系统中的重要总线之一。

系统总线又称为内总线，或板级总线，通常所说的微机总线就是指这一总线。

它用于微型机系统内各功能部件（存储器、I/O接口板、卡）之间的连接，是微型计算机内最重要的总线。

在采用系统板结构的微型机内，该总线是底板（主板）的一部分，其表现形式是位于底板上一个个标准的总线扩展槽。

这是微机系统所特有的、用户接触得最多的就是这一总线。

外总线也称为通信总线。

它用于系统间的连接与通信。

它也是计算机网络所设置的外部总线，其表现形式是微机后面板上的某些通信插口。

外总线不属于某个微机特有，是微机应用系统中才涉及的一种总线。

3.答案：在微机中采用总线结构后会带来以下优点：
（1）简化了系统结构。

微型计算机系统中采用总线结构后，系统中各功能部件之间的相互关系变为面向总线的单一关系。

使整个微机系统的结构简单规整、清晰明了，大大减少各模块间的连线。

（2）简化硬件、软件的设计。

总线结构使各功能部件间的相互关系变为面向总线的单一关系，这不仅为微机的生产和组装提供方便，而且为微机产品的标准化、系列化和通用性提供了方便。

硬件和软件的设计简单，易于调试。

（3）使系统功能加以扩充或性能更新。

由于总线实行标准化，系统的扩充就十分方便。

如果扩充系统规模，只要选择符合总线标准的同类插件（或板、卡）直接插入系统扩充槽即可；若要进行功能扩充或更新，只要插入功能更强的插件或器件，即可实现。

4.答案：传统的微机系统结构是把构成微机系统的所有功能部件板卡都挂接在系统总线上，这就要求系统总线具有足够快的数据传输速率才能满足各个外设特别是高速外设的传输要求。

但是随着系统中CPU速度的提高，特别是高速外设的增加，以及先进系统软件和应用软件对系统资源的极大要求，系统总线是很难满足传输率要求的，从而使系统总线成为系统数据传送的瓶颈。

解决瓶颈问题的理想办法是采用局部总线来分散系统总线数据传送的压力。

由于局部总线离CPU总线更近，因此，外部设备通过它与CPU之间的数据传输速率将大大加快。

如果把一些高速外设从系统总线上卸下来，通过局部总线直接挂接到CPU总线上，使之与高速CPU总线相匹配，就会打破系统I/O瓶颈，充分发挥CPU的高性能。

局部总线是相对系统总线这个全局总线来说的，即将系统中的哪些特殊子系统（如高速外设、CPU主板等），都建有各自的总线。

这些子系统相对微机系统来说是一个局部，所以，称为局部总线。

局部总线上可以挂接有局部存储器和局部的输入/输出接口，而在系统总线上挂有公共（全局）的存储器和输入/输出接口。

这样就可以把很大一部
分的存储器读/写操作和输入/输出操作通过局部总线来完成，只有在需要访问公共存储器或公共输入/输出时，才使用系统总线。

这样做，不仅大大减少系统总线的传输量，避免了“堵塞”现象，而且为各个子系统提供了并行工作的机制。

5.答案：USB即通用串行总线接口标准，一种新型的外设接口标准，它是一种支持USB
外围设备连接到主机的外部总线结构。

USB主要有以下一些特点：
（1）USB采用单一形式的连接头和连接电缆，实现了单一的数据通用接口；
（2）USB采用的是一种易于扩展的树状结构，通过使用USB Hub扩展，可连接多达127个外设；
（3）USB外设能自动进行设置，支持即插即用与热插拔；
（4）灵活供电；
（5）USB可以支持四种传输模式：控制传输（Control）、同步传输（synchronization）、中断传输（Interrupt）、批量传输(Bulk)，可以适用于很多类型的外设；
（6）通信速度快；
（7）数据传送的可靠性；
（8）低成本。

6.答案：IEEE1394即高性能串行总线接口标准IEEE1394，是一种高性能串行总线接口
标准。

IEEE1394的主要性能特点有：
（1）通用性强；
（2）传输速率高；
（3）实时性好；
（4）对被连设备提供电源；
（5）系统中设备之间是平等关系；
（6）自动进行设置，支持即插即用与热插拔，连接简单使用方便。

7.答案：桥在PCI体系结构中起着重要作用，它连接两条总线，使彼此间相互通信。

桥是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。

桥可以实现总线间的猝发式发送，可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。

由上可见，以桥连接实现的PCI总线结构具有很好的扩充性和兼容性，允许多条总线并行工作。