计算机组成原理习题 第六章总线系统知识分享
计算机组成原理(华科版)第六章 系统总线
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计算机组成原理
第六章 系统总线
控制线： 控制线： 用于实现对设备的控制和监视功能。例如， 用于实现对设备的控制和监视功能。例如，CPU与主存 与主存 传送信息时， 通过控制线发送读或写命令到主存， 传送信息时，CPU通过控制线发送读或写命令到主存，启动主 通过控制线发送读或写命令到主存 存读或写操作。同时，通过控制线监视主存送来的MOC回答 存读或写操作 。 同时 ， 通过控制线监视主存送来的 回答 信号，判断主存的工作是否已完成。控制线通常都是单向线， 信号，判断主存的工作是否已完成。控制线通常都是单向线， 有从CPU 发送出去的，也有从设备发送出去的。除以上 种线 发送出去的，也有从设备发送出去的。除以上3种线 有从 还有时钟线、电源线和地线等， 外，还有时钟线、电源线和地线等，分别用作时钟控制及提供 电源。为减少信号失真及噪声干扰，地线通常有多根， 电源。为减少信号失真及噪声干扰，地线通常有多根，分布格 式很讲究。 式很讲究。
系统总线
内存总线 CPU 内存
IOP (通道) I/O 总线
I/O 接口
…
I/O 接口
图6.4
三总线结构
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计算机组成原理
第六章 系统总线
由上述可知， 方式中， 由上述可知，在DMA方式中，外设与存储器间直接 方式中 交换数据而不经过CPU，从而减轻 对数据输入/输出 交换数据而不经过 ，从而减轻CPU对数据输入 输出 对数据输入 的控制， 通道”方式进一步提高了CPU的效率。通道 的效率。 的控制，而“通道”方式进一步提高了 的效率 实际上是一台具有特殊功能的处理器，又称为IOP（I/O处 实际上是一台具有特殊功能的处理器，又称为 （ 处 理器），它分担了一部分CPU的功能，以实现对外设的统 ），它分担了一部分 的功能， 理器），它分担了一部分 的功能 一管理及外设与内存之间的数据传送。显然，由于增加了 一管理及外设与内存之间的数据传送。显然， IOP，整个系统的效率将大大提高，然而这是以增加更多 ，整个系统的效率将大大提高， 的硬件代价换来的。三总线系统通常用于中、 的硬件代价换来的。三总线系统通常用于中、大型计算机 中。
计算机组成原理习题 第六章总线系统
第六章总线系统一、填空题：1.PCI总线采用A.______仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与B.______相连。
2.SCSI是处于A.______和B.______之间的并行I/O接口，可允许连接C.______台不同类型的高速外围设备。
3.总线有A 特性、B 特性、C 特性、D 特性，因此必须E 。
4.微型计算机的标准总线从16位的A 总线发展到32位的B 总线和C 总线，又进一步发展到64位的D 总线。
二、选择题：1.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2.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3.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4.并行I/O标准接口SCSI中，一块适配器可以连接______台具有SCSI接口的设备。
A. 6B. 7C. 8D. 95.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6.SCSI接口以菊花链形式最多可连接______台设备。
A．7台 B．8台 C．6台 D．10台7.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8.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时___。
计算机组成原理第六章_系统总线
写后读（Read-After-Write）
先写后读同一个地址单元，适用于校验
读修改写（Read-Modify-Write）
先读后写同一个地址单元，适用于共享数据保护
广播（Broadcast）
一个主设备对多个从设备的写入操作
在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同 时从总线上接收相同的信息。
串行
并行
四、总线结构的计算机举例
1. 面向 CPU 的双总线结构框图
中央处理器 CPU
输入/输出总线（I/O总线）
存
储
I/O接口
I/O接口 … I/O接口
总
线
主存
I/O 设备1
I/O 设备2
…
I/O 设备n
2. 单总线结构框图
6. 2 总线接口
1.串行传送
只有一条传输线，每次一位，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位(bit)。
2.并行传送
每个数据位都需要单独一条传输线。二进制数“0”或“1”在不同的线上同 时进行传送。
串行通信
COM口( cluster
communication port ) 即串行通讯端口
串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式。
控
制
BG0
部
BR0
BG1 BR1
BG-总线同意 BR-总线请求
BGn BRn
数据线 地址线
件
I/O接口0 I/O接口1 … I/O接口n
排队器
响应时间快，确定优先响应的设备所花费的时间少。
分布式仲裁
分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础的仲裁方式。它不需要中央仲 裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总 线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将 仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它 的总线请求不予响应，并撤销它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在 仲裁总线上。
计算机组成原理第六章总线系统
数据传送以字符为单位，字符之间没 有固定的时间间隔，发送方和接收方 不需要使用相同的时钟信号。
总线的仲裁机制
集中仲裁
使用一个中央仲裁器来管理总线的访问，例如：计数器、链表或优先级队列。
分布仲裁
没有中央仲裁器，而是通过硬件电路或软件算法来实现总线的访问控制。
总线的数据传输方式
并行传输
数据在多个通道上同时传输，每个通道传输一部分数据。
确定总线的控制方式
根据总线上主设备和从设备的数量和通信需求，选择合适的总线控制 方式，如同步控制或异步控制。
确定总线的仲裁方式和优先级
根据总线上主设备的数量和通信需求，设计合适的仲裁方式和优先级 确定机制。
硬件实现
选择合适的芯片和元件
01
根据设计需求，选择合适的芯片和元件来实现总线系统的硬件
部分。
计算机组成原理第六章总线 系统
• 总线系统的概述 • 总线的基本工作原理 • 常见总线系统介绍 • 总线系统的应用与发展 • 实验与实践：设计一个简单的总线
系统
01
总线系统的概述
总线的定义与分类
定义
总线是连接多个部件的信息传输 线，是多个部件共享的传输介质 。
分类
根据传输方式，总线可分为单向 总线和双向总线；根据连接的部 件数目，总线可分为局部总线和 系统总线。
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总线系统的基本组成
总线控制器
负责协调各个部件的通信，管 理总线的使用。
数据总线
用于传输数据，通常由双向线 组成。
地址总线
用于传输地址信息，确定要访 问的内存单元或I/O端口。
控制总线
用于传输控制信号，如读写信 号、中断信号等。
计算机组成原理第六章总线(含习题)
分布式控制:将总线控制逻辑分散在与总线连接的 各个部件上；
集中式控制又分为链式查询方式、计数器定时查 询方式和独立请求方式.
1.链式查询方式
1.链式查询方式 总线控制器使用3根控制线与所有设备和部件相连,3根控
制线如下:
总 线 BS
数据线 地址线
Dr=D/T=D×f=4B×33×106/s
=132MB/s
(若一个总线周期由4个T构成,总线带宽是多少?)
6.1.4 总线结构
一般分为单总线结构和多总线结构；
单机系统中常分为单总线、双总线和三总 线三种结构；
采用总线结构的优点:便于故障诊断与维 修,便于模块化结构设计,简化系统设计, 便于系统的扩展和升级.
1.链式查询方式
BG信号串行地通过每个部件,如果某个部件本身没有总 线请求,则将该信号传送给下一个部件,否则,停止传送 BG信号,获得总线使用权.
总 线 BS
数据线 地址线
控 BR
制
器
(
(集
… I/O接口0 I/O接口1
I/O接口n
中
仲 BG
…
裁 总线请求(BR):有效时,表示至少有一个设备要求使用总线 器) 总线批准(BG):有效时,表示总线控制器响应总线请求；
信号；
总 线 BS
数据线 地址线
控 BR
制
器
(
(集
… I/O接口0 I/O接口1
I/O接口n
中
仲 BG
…
裁 总线请求(BR):有效时,表示至少有一个设备要求使用总线 器) 总线批准(BG):有效时,表示总线控制器响应总线请求；
总线忙(BS):有效时,表示总线正在被某个设备使用.
计算机组成原理习题 第六章
第六章一．填空题1. 现在主要采用结构作为微/小型计算机硬件之间的连接方式。
2. 系统总线是连接之间的信息传送线，按传输内容不同，又可分为、和，分别用来传送、和。
3. 一个总线传输周期包括、、和四个阶段。
4. 总线上的主模块是指，从模块是指。
5. 同步通信的主要特点是，一般用于场合；异步通信的特点是，一般用于场合。
6. 总线同步通信影响总线效率的原因是。
7. 在总线的异步通信方式中，通信的双方可以通过、和三种类型联络。
8. 按数据传送方式不同，总线可分为和。
9. 总线的判优控制可分为式和式两种。
10. 在计数器定时查询方式下，采用计数的方式，可使每个设备使用总线的优先级相等。
二．选择题1.系统总线中，划分数据线、地址线和控制线的根据是。
A. 总线所处的位置B．总线的传输方向C．总线的传输内容D．总线的控制方式2.系统总线中地址线的作用是。
A. 用于选择主存单元B．用于选择进行信息传输的设备C．用于指定主存单元和I/O设备接口电路的地址D．用于传送主存物理地址和逻辑地址3.挂接在总线上的多个部件。
A. 只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据B．只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据C．可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据D．可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据4.一个计算机系统有以下I/O通道：①字节多路通道，带有传输速率为1.2KB/s的CRT终端5台，传输速率为7.5KB/s 的打印机2台；②选择通道，带有传输速率为1000KB/s的光盘一台，同时带有传输速率为800KB/s的温盘一台；③数组多路通道，带有传输速率为800KB/s及600KB/s的磁盘各一台。
则通道的最大传输速率为KB/s。
A. 1821 B．2421C．2621 D．32215.对于低速输入输出设备，应当选用的通道是。
A. 数组多路通道B．字节多路通道C．选择通道D．DMA专用通道6.总线的从设备指的是。
计算机组成原理第六章 总线系统
数据线 地址线 控制线
6.1总线结构——基本概念
存储器 模块
输入设备 接口 输出设备 接口
CPU
6.1总线结构——基本概念
33MH32位
CPU
局部总线控制器 33MH 32位
RAM
网络适配器
图形
磁盘
ISA扩展总线控制器
8MH 16位
CD-ROM
FAX
磁带
扫描仪
打印机
总线 ISA EISA
线宽
16位 32位
猝发 带宽 (MB/S) 方式
自动 配置
并行 工作
支持 3.3V
规范性
可扩 展性
8 33 132
132/26 4/528
系统总线
CPU
存储总线
主存
设备 适配器
设备 适配器
双总线结构
特点:由于CPU与主存交换数据的机会多, 特点:由于CPU与主存交换数据的机会多,故增 CPU与主存交换数据的机会多 加了存储总线解决此问题,减轻了总线的负担. 加了存储总线解决此问题,减轻了总线的负担.
系统总线
存储总线
CPU
主存
IOP
PCI扩展槽 电池
6.1总线结构——基本概念
总线的连接方式: 总线的连接方式: 通过设备适配器将种类繁多, 通过设备适配器将种类繁多,速度各异的外 围设备连接到CPU CPU上 围设备连接到CPU上,使他们能够一起正常工 设备适配器也称为接口. 作.设备适配器也称为接口.
计算机组成原理章节题库-总线系统(圣才出品)
第6章总线系统一、单项选择题1．数据总线、地址总线、控制总线是根据总线（）来划分的。
A．传送内容的不同B．所处位置的不同C．连接部件的不同D．所使用标准的不同【答案】A【解析】根据总线上传输内容的不同，可将总线分为数据总线、地址总线和控制总线。
2．在计算机系统中，多个系统部件之间信息传送的公共通路称为总线，就其所传送的信息的性质而言，下列（）不是在公共通路上传送的信息。
A．数据信息B．地址信息C．系统信息D．控制信息【答案】C【解析】总线包括数据线、地址线和控制线，传送的信息分别为数据信息、地址信息和控制信息。
3．假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHz，则总线带宽是（）。
A．10MB／sB．20MB／sC．40MB／sD．80MB／s【答案】B【解析】总线时钟频率为10MHz，一个总线周期占用2个时钟周期，故1s内共有5M 个总线周期；每个周期并行传输4字节信息，故总线带宽为5M／s×4B＝20MB／s。
4．关于挂接在总线上的多个部件，下列说法正确的是（）。
A．只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据B．只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据C．可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据D．可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据【答案】B【解析】为了使总线上的数据不发生“碰撞”，挂接在总线上的多个设备任意时刻只能有一个设备可以向总线传送数据，而从总线上接收数据的设备可有多个，因为接收数据的设备不会对总线产生“干扰”。
5．系统级的总线是用来连接（）。
A．CPU内部的运算器和寄存器B．主机系统板上的所有部件C．主机系统板上的各个芯片D．系统中的各个功能模块或设备【答案】D【解析】按总线的连线类型不同，总线可分为：内部总线、局部总线、系统总线。
内部总线用来连接CPU内部运算器、控制器、寄存器等的数据通路。
计算机组成原理第六章.
第6章习题与解答6-1 什么是总线?计算机系统有哪几种总线结构?各有何特点?答:所谓总线就是指能为多个功能部件服务的一组公用信息线,并且能够分时地发送和接收信息。
一个计算机系统中的总线,大致分为三类:(1同一部件如CPU内部连接各寄存器及运算器之间的总线,称为内部总线。
(2同一台计算机系统的各部件,如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线,称为系统总线。
(3多台处理机之间互相连接的总线,称为外部总线。
6-2 集中式总线控制有哪三种方式?各有什么优缺点?答:集中式总线控制有链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求方式。
优缺点:链式查询方式连线简单,易于扩充,对电路故障最敏感;计数器查询方式优先级设置较灵活,对故障不敏感,连线及控制过程较复杂;独立请求方式判优速度最快,但硬件器件用量大,连线多,成本较高。
6-3 什么是同步通讯和异步通讯?比较两者的优缺点。
答:同步通信——由统一时钟控制的通信,控制方式简单,灵活性差,当系统中各部件工作速度差异较大时,总线工作效率明显下降。
适合于速度差别不大的场合;异步通信——不由统一时钟控制的通信,部件间采用应答方式进行联系,控制方式较同步复杂,灵活性高,当系统中各部件工作速度差异较大时,有利于提高总线工作效率。
6-4 比较串行传送与并行传送的特点。
答:串行传送是数据在一条传输线上一位一位地依传输,传输线路少,传输速度慢,可用成本长距离的数据输送。
并行传送是每个数据位都有独立的一条传输线,各个数据位同时进行传送。
传输速度快,可用成本智短距离数据输送。
6-5 什么是接口?它有哪些作用?接口是如何进行分类的?答:广义的讲,“接口”这一术语是指中央处理器(CPU和内存、外围设备、或两种外围设备、或两种机器之间通过总线进行连接的逻辑部件。
接口部件在它所连接的两部件之间起着“转换器”的作用,以便实现彼此之间的信息传送。
按数据传输宽度分类:分为并行接口和串行接口按操作的节拍分类: 分为同步接口和异步按接口信息传送的控制方式,可以将接口分为:有程序控制的输入输出接口、程序中断输入输出接口和直接存储器存取(DMA接口三种。
白中英计算机组成原理第六章答案.ppt
10、采用串行接口7位ASCII码传送，带有1位奇校验位、1位起 始位和1位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送速率 为（ A ）。
A、960
B、873
C、1371
D、480
11、系统总线中地址线的功能是（ D ）。 A、选择主存单元地址 B、选择进行信息传输的设备
C、选择外存地址
D、指定主存和I/O设备接口电路的地址 12系统总线中控制线的功能是（ A ）。 A、提供主存、 I/O接口设备的控制信号和响应信号 B、提供数据信息 C、提供时序信号
第6章 总线系统
1、比较单总线、双总线、三总线结构的性能特点。
单总线结构
使用一条系统总线来连接CPU、内存和I/O设备；
特点：简单易行；系统总线负载重；
双总线结构
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线；
保持单总线结构优点的基础上，减轻了CPU的负担；
三总线结构
在各外部设备与通道之间增加一组I/O总线。
提高了CPU工作效率，同时也最大限度的提高外设的工作 速度；但硬件成本进一步增加。
8、同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率，是因为同 C 步通信（ ）。 B、总线长度较短 A、不需要应答信号
C、用一个公共时钟信号进行同步
D、各部件存取时间比较接近
9、在集中式总线仲裁中，（ B ）方式响应时间最快，（ A ） 方式对（ C ）最敏感。 A、菊花链方式 C、电路故障 B、独立请求方式 D、计数器定时查询方式
D、提供主存、 I/O接口设备的响应信号
20、某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息， 假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线 时钟频率为70MHz，总线带宽是多少？
计算机组成原理-第6章 总线系统
一、信息的传送方式
串行传送
1、串行传送
只有一条传输线
并行传送 分时传送
按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位(bit)的脉冲 信号，每次一位
通常以第一个脉冲信号表示数码的最低有效位，最后一 个脉冲信号表示数码的最高有效位
位时间：一个二进制位在传输线上占用的时间长度
串行
6.2 总线接口
2、并行传送 每个数据位需要单独一条传输线
根据定义可得 Dr = D/T = D×1/T = D×f =4B×33×1000000/s=132MB/s (2)64位=8B， Dr= D×f =8B×66×1000000/s=528MB/s
6.1总线的概念和结构
二、总线结构 单机系统中采用的总线结构
单总线结构 多总线结构 1、单总线结构 使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备 控制简单、易扩充、使用率高 分时工作，导致很大的时间延迟，总效率低
2 仲裁总线： 包 括总线请求线和总线授权 线。
3 中断和同步总线 ：用于处理带优先级的中 断操作，包括中断请求线
4 公用线： 包括 时钟信号线、电源线、地 线、系统复位线以及加电 或断电的时序信号线等。
6.1 总线概念和结构
总线物理实现
CPU 插板
主存 插板
I/O 插板
BUS
主板
6.2 总线接口
第六章 总线系统
总线的概念和结构 总线接口 总线的仲裁、定时和数据传送模式 总线周期操作
6.1总线的概念和结构
一、基本概念 1、总线的概念
是构成计算机系统的互连机构， 部件之间进行数据传送的公共通路
2、总线分类
按连接部件分类
内部总线 ▪ CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线
计算机组成原理(第六章1)解析
总线系统
计算机通常使用二进制数码，它们可用电位
的高、低来表示，也可用脉冲的有、无来表示。
计算机中传输信息常采用三种方式：
①串行传送 ②并行传送 ③分时传送。
出于速度和效率上的考虑，总线上传送的信息
通常采用并行传送方式；
而出于传送距离、性价比及可靠性考虑，总线上
的信息又可采用串行传送方式。
总线系统
1.串行传送
ABUS
DBUS
CBUS
简单总线结构的不足之处在于：
（ 1）
CPU是总线上的唯一主控者，增加CPU
的工作负担;
（ 2）
总线信号是CPU引脚信号的延伸，即：
总线结构与CPU外部结构紧密相关，因
而通用性较差。
现代流行的总线内部结构如图6.4(教材P189)。
CAI演示
在现代总线结构中，CPU和它片内的Cache一起作为一个 模块与总线相连，系统中允许有多个这样的处理器模块。 由总线控制器负责完成多个总线请求者之间的仲裁与协调。 现代总线特点： 追求一种与系统结构、CPU组成、系统集成技术无关的 开发标准，并能满足包括单核或多核系统的主控者对环境的 需求。
接口：又称I/O适配器，具体指CPU与主存、外围 设备之间通过总线进行相互连接的标准逻辑部件。
AB DB
CPU
Interface 接口
BUS
外部 设备
CB
演示
接口部件在所连接的两个部件之间起着“缓冲、
转换器”的作用，以便实现彼此之间的信息交互。
为了使各类外围设备能接入系统，并与CPU正
确地交互工作，CPU必须通过各设备的接口，来协
线仲裁器。主板上一般至少有3个PCI总线扩充槽。
总线系统
计算机组成原理习题 第六章
第六章一．填空题1. 现在主要采用结构作为微/小型计算机硬件之间的连接方式。
2. 系统总线是连接之间的信息传送线，按传输内容不同，又可分为、和，分别用来传送、和。
3. 一个总线传输周期包括、、和四个阶段。
4. 总线上的主模块是指，从模块是指。
5. 同步通信的主要特点是，一般用于场合；异步通信的特点是，一般用于场合。
6. 总线同步通信影响总线效率的原因是。
7. 在总线的异步通信方式中，通信的双方可以通过、和三种类型联络。
8. 按数据传送方式不同，总线可分为和。
9. 总线的判优控制可分为式和式两种。
10. 在计数器定时查询方式下，采用计数的方式，可使每个设备使用总线的优先级相等。
二．选择题1.系统总线中，划分数据线、地址线和控制线的根据是。
A. 总线所处的位置B．总线的传输方向C．总线的传输内容D．总线的控制方式2.系统总线中地址线的作用是。
A. 用于选择主存单元B．用于选择进行信息传输的设备C．用于指定主存单元和I/O设备接口电路的地址D．用于传送主存物理地址和逻辑地址3.挂接在总线上的多个部件。
A. 只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据B．只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据C．可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据D．可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据4.一个计算机系统有以下I/O通道：①字节多路通道，带有传输速率为1.2KB/s的CRT终端5台，传输速率为7.5KB/s 的打印机2台；②选择通道，带有传输速率为1000KB/s的光盘一台，同时带有传输速率为800KB/s的温盘一台；③数组多路通道，带有传输速率为800KB/s及600KB/s的磁盘各一台。
则通道的最大传输速率为KB/s。
A. 1821 B．2421C．2621 D．32215.对于低速输入输出设备，应当选用的通道是。
A. 数组多路通道B．字节多路通道C．选择通道D．DMA专用通道6.总线的从设备指的是。
计算机组成原理习题答案6
第6章习题参考答案1．比较单总线、多总线结构的性能特点。
答：单总线结构：它是用单一的系统总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有的信息传送都通过这组总线。
其结构如图所示。
单总线的优点是允许I/O设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU分配总线使用权，不需要CPU干预信息的交换。
所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。
单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。
故多为小型机和微型机采用。
CPU内存设备接口设备接口…系统总线多总线结构：多总线结构是通过桥、CPU总线、系统总线和高速总线彼此相连，各大部件的信息传送不是只通过系统总线；体现了高速、中速、低速设备连接到不同的总线上同时进行工作，以提高总线的效率和吞吐量，而且处理器结构的变化不影响高速总线。
2．说明总线结构对计算机系统性能的影响。
答：(1)简化了硬件的设计。
从硬件的角度看，面向总线是由总线接口代替了专门的I/O接口，由总线规范给出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XXXCPU插件、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。
这就使系统扩充既简单又快速可靠，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更新的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。
计算机组成原理：第六章 总线系统(2)
请求总线，总线仲裁，寻址 目的地址 信息传送，状态返回(或错误报告 目的地址)， 请求总线，总线仲裁，寻址(目的地址 ，信息传送，状态返回 或错误报告
下面介绍数据传送过程中采用的两种定时方式： 下面介绍数据传送过程中采用的两种定时方式：同步定时和异步定时
所有事件都出现在时钟信号的前沿，大多数事件只占据单一时钟周期。 所有事件都出现在时钟信号的前沿，大多数事件只占据单一时钟周期。
中央仲裁器接到请求信号以后， 中央仲裁器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开 线为“ 的情况下让计数器开 线为 始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。 始计数，计数值通过一组地址线发向各设备。
每个设备接口都有一个设备地址判别电路， 每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与
对多个主设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或公平策略进行仲裁。 对多个主设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或公平策略进行仲裁。 优先级 进行仲裁
被授权的主方在当前总线业务一结束，即接管总线控制权， 被授权的主方在当前总线业务一结束，即接管总线控制权，开始新的信息传 送。 主方持续控制总线的时间称为总线占用期。 主方持续控制总线的时间称为总线占用期。 总线占用期
每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但同一时间里可以有一个 每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，
总线仲裁部件作用： 总线仲裁部件作用：为了解决多个主设备同时竞争总线控制权的问题 作用 以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。 以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。
它将选定的多个从方数据在总线上完成AND或OR操作，用以检测 它将选定的多个从方数据在总线上完成 或 操作 操作， 多个中断源。 多个中断源。
王道计组第六章总线思维导图脑图
第六章 总线总线概述基础概念总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，如果系统中有多个部件，则它们只能分时地向总线发送信息共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间互相交换的信息都可以通过这组线路分时共享总线的特性1. 机械特性：尺寸、形状、管脚数、排列顺序2. 电气特性：传输方向和有效的电平范围3. 功能特性：每根传输线的功能（地址、数据、控制）4. 时间特性：信号的时序关系总线的分类按数据传输格式串行总线优点：只需要一条传输线，成本低廉，广泛应用于长距离传输；应用于计算机内部时，可以节省布线空间缺点：在数据发送和接收的时候要进行拆卸和装配，要考虑串行并行转换的问题并行总线优点：总线的逻辑时序比较简单，电路实现起来比较容易缺点：信号线数量多，占用更多的布线空间；远距离传输成本高昂按总线功能片内总线片内总线是芯片内部的总线它是CPU芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线系统总线系统总线是计算机系统内各功能部件（CPU、主存、I/O接口）之间相互连接的总线按系统总线传输信息内容的不同数据总线（DB）用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数（根数）与机器字长、存储字长有关双向区分数据通路表示的是数据流经的路径数据总线是承载的媒介地址总线（AB）传输地址信息，包括主存单元或I/O接口的地址；位数（根数）与主存地址空间大小及设备数量有关单向控制总线（CB）一根控制线传输一个信号；有出：CPU送出的控制命令；有入：主存（或外设）返回CPU的反馈信号系统总线的结构单总线结构结构：CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）都连接在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备和CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息优点：结构简单，成本低，易于接入新的设备缺点：带宽低、负载重，多个部件只能争用唯一的总线，且不支持并发传送操作双总线结构通道是具有特殊功能的处理器，能对I/O设备进行统一管理，通道程序放在主存中结构：双总线结构有两条总线，一条是主存总线，用于CPU、主存和通道之间进行数据传送；另一条是I/O总线，用于多个外部设备与通道之间进行数据传送优点：将较低速的I/O设备从单总线上分离出来，实现存储器总线和I/O总线分离缺点：需要增加通道等硬件设备支持突发（猝发）传送：送出一个地址，收到多个地址连续的数据三总线结构结构：三总线结构是在计算机系统各部件之间采用3条各自独立的总线来构成信息通路，这3条总线分别为主存总线、I/O总线和直接内存访问DMA总线。
精品课件-计算机组成原理-第6章
总线带宽=（总线宽度/8位）×总线频率
（6.1）
［例6.1］ 如果一个总线时钟周期中并行传送64位数据，
总线时钟频率为66 MHz， 则其总线带宽是多少?
解： 设总线带宽为Dr， 64位=8B(B表示字节)， 则Dr Dr=8B×66×1000000/s=528 MB/s
即总线带宽为528 MB/s。
第 章 总线结构
（6） 同步方式： 有同步或异步之分。 在同步方式下， 总线上主模块与从模块进行一次传输所需的时间（即传输周期或 总线周期）是固定的， 并严格按系统时钟来统一定时主、 从模块之间的传输操作， 只要总线上的设备都是高速的， 总线 的带宽便可允许很宽。 在异步方式下， 采用应答式传输技术， 允许从模块自行调整响应时间， 即传输周期是可以改变 的， 故总线带宽减少。
第 章 总线结构
（2） 总线时钟： 总线中各种信号的定时基准。 一般来说， 总线时钟频率越高， 其单位时间内的数据传输量越大， 但二者 不完全是比例关系。 随着技术的不断进步， 总线时钟也在快速 地发生变化。 例如ISA总线时钟为8 MHz， 到了PCI局部总线， 其时钟为33/66 MHz。
（3） 最大数据传输速率： 在总线中每秒钟传输的最大 字节量， 用MB／s表示， 即每秒多少兆字节。 在现代微机中， 一般可做到一个总线时钟周期完成一次数据传输， 因此总线的 最大数据传输速率为总线宽度除以8（每次传输的字节数）再乘 以总线时钟频率。
第 章 总线结构
（2） 功能特性。 总线的功能特性包括总线的功能层次、 资源类型、 信息传递类型、 信息传递方式和控制方式、 总线 中每一根线的功能等。 例如地址总线的宽度指明了总线能够直 接访问存储器的地址空间范围； 数据总线的宽度指明了访问一 次存储器或外设时能够交换数据的位数； 控制总线包括CPU发出 的各种控制命令（如存储器读/写、 I/O读/写等）， 请求信号 与仲裁信号、 中断信号等。
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计算机组成原理习题第六章总线系统
第六章总线系统
一、填空题：
1.PCI总线采用A.______仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与B.______相连。
2.SCSI是处于A.______和B.______之间的并行I/O接口，可允许连接
C.______台不同类型的高速外围设备。
3.总线有A 特性、B 特性、C 特性、D 特性，因此必须E 。
4.微型计算机的标准总线从16位的A 总线发展到32位的B 总线和C 总线，又进一步发展到64位的D 总线。
二、选择题：
1.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
2.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
3.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
4.并行I/O标准接口SCSI中，一块适配器可以连接______台具有SCSI接口的设备。
A. 6
B. 7
C. 8
D. 9
5.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
6.SCSI接口以菊花链形式最多可连接______台设备。
A．7台 B．8台 C．6台 D．10台
7.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
8.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时___。
A.减少了信息传输量
B.提高了信息传输的速度
C.减少了信息传输线的条数
9.多总线结构的计算机系统采用______方法，对提高系统的吞吐率最有效。
A．多口存储器 B．提高主存的速度
C．交叉编址多模存储器 D．高速缓冲存储器
10.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
11.从信息流的传送效率来看，______工作效率最低。
A. 三总线系统
B. 单总线系统
C. 双总线系统
D. 多总线系
统
16. 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
12.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
13.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
14.在单机系统中，三总线结构的计算机的总线系统由_____组成。
A.系统总路线、内存总线和I/O总线
B.数据总线、地址总线和控制
总线
C.内部总线、系统总线和I/O总线
D.ISA总线、VESA总线和PCI
总线
15.从总线的利用率来看，①的效率最低；从整个系统的吞吐量来看，
②的效率最高。
A.单总线结构
B.双总线结构
C.三总线结构
16.下列陈述中不正确的是____。
A.总线结构传送方式可以提高数据的传输速度
B.与独立请求方式相比，链式查询方式对的故障更敏感
C.PCI总线采用同步时序协议和集中方式仲裁策略
D.总线的带宽是总线本身所达到的最高传输速率
17.计算机系统的输入输出接口是_____之间的交接界面.
A.CPU与存储器
B.主机与外围设备
C.存储器外围设备
D.CPU与系统总线
三、简答题：
1.何谓通用串口I/O标准接口IEEE1394？简述其性能特点？
2.计算机系统采用“面向总线”的形式有何优点？
【解】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。
3.说明PCI总路线结构框中三种桥的功能。
【解】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。
四、计算题：
1.某总线在一个总线周期中并行传送4B的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？
2.画出单机系统中采用的三种总线结构
3.试说明总线结构对计算机系统性能的影响。
参考答案：(1）最大存储容量
单总线系统中，最大内存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总线。
双总线系统中，存储容量不会受到外围设备数量的影响（2）指令系统
双总线系统，必须有专门的I/O指令系统
单总线系统，访问内存和I/O使用相同指令
（3）吞吐量
总线数量越多，吞吐能力越大
4.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，根据总线带宽定义，有：
Dr = D/T = D×f = 4B×33×106/s = 132MB/s
解：IEEE1394是串行I/O标准接口。
与SCSI并行I/O接口相比，它具有更高的数据传输速率和数据传送的实时性，具有更小的体积和连接的方便
性。
IEEE1394的一个重大特点是，各被连接的设备的关系是平等的，不用PC介入也能自成系统。
因此IEEE1394已成为因特尔、微软等公司联手制定的PC98系统设计指南的新标准。
5.若某总线有143根信号线，其中数据线32根，地址总线32根，控制总线79根，总线工作频率为8.33MHz，问该总线的宽度是多少？传输率是多少？
6.总线的同步传输方式与并行传输方式有何区别？各适合于那些场合？
7.简述总线的串行传输方式与并行传输方式有何区别及各自适用的场合。