计算机组成原理第7章 系统总线

7.2 总线的控制与通信
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7.2.1 总线的控制
DB
AB
总
BS
线
控
BR
制
器 部件/设备 部件/设备
部件/设备
1
2
…
n
BG
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
链式查询方式的优先次序是由BG线上串接部件的先后位置来决 定的，在查询链中，离总线控制器最近的设备具有最高优先权。
链式查询的优点是只用很少几根线就能按一定的优先次序来实现 总线控制，并很容易扩充。缺点是对查询链的故障很敏感，如果 第i个部件中的查询链电路有故障，那么第i个以后的部件都不能 工作。另外，因为查询的优先级是固定的。
7.1.3 总线的结构
7.1.4 总线的分类
指令系 统
吞吐量
最大存储 容量
分类
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
总线在任意时刻只被某两个部件或设备所占用。当总线 上的一个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出总 线请求信号。在某一时刻，可能会有多个部件同时要求使用 总线，总线控制机构根据一定的判决原则，决定首先由哪个 部件使用总线。只有获得了总线控制权的部件，才能开始传 送数据。获得总线控制权的部件被称为主部件，主部件一旦 获得总线控制权后，就立即开始向另一个部件进行一次信息 传送。负责接收信息的部件被称为从部件。
7.3 总线接口
7.3.1 总线接口的概念
并串行传送
当信息在总线上以并串行方式传送时，如果一个数据 字由两个字节组成，那么传送一个字节时采用并行方式， 而字节之间采用串行方式。
分时传送有两种概念。一是在分时传送信息时，总线
不明确区分哪些是数据线，哪些是地址线，而是统一用来
传送数据或地址信息。分时传送的另一个概念是共享总线
7.3 总线接口
7.3.1 总线接口的概念
并行传送 用并行方式传送二进制信息时，对每个数据位都需要 单独的一条传输线，信息由多少二进制位组成，就需要多 少条传输线，从而使得二进制数0或1在不同的线上同时进 行传送。如果要传送的数据由8位二进制位组成，那么就 要使用8条线组成的扁平电缆，每一条线分别代表了二进 制数的不同位值。
计数器的初始值还可以由程序来设置，这就可以方便地改变优先 次序，增加系统的灵活性。
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
BR1
BG1
总
设备/部件 1
设备/部件 2
BR2
线
BG2
控
制
器
…
设备/部件
n
BRn
BGn DB AB
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
优点是响应时间快，即为确定优先响应设备所花费的时间少，不 用逐个查询设备，然而这是以增加控制线数和硬件电路为代价的。
7.1 总线概述
7.1.3 总线的结构
系统总线
……
CPU
主存
I/O设备
适配器
I/O设备 适配器
7.1 总线概述
7.1.3 总线的结构
系统总线
CPU 存储总线 主存
……
I/O设备 适配器
I/O设备 适配器
7.1 总线概述
7.1.3 总线的结构
7.1 总线概述
7.1.3 总线的结构
7.1 总线概述
7.2 总线的控制与通信
7.2.2 总线的通信
半互锁
不互锁 异步 方式
全互锁
异步方式也称为应答方式。在 这种方式下，没有公用的时钟，也 没有固定的时间间隔，完全依靠传 送双方相互制约的“握手”信号来 实现定时控制。
异步方式根据“请求”和“回 答”信号的撤销是否互锁，分3种情 况。
7.2 总线的控制与通信
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
总 线 控 制 器
部件/设备1 部件/设备2
部件/设备n
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
每次计数可以从0开始，也可以从上次计数的中止点开始。如果 从0开始，各部件的优先次序和链式查询方式相同，优先级的次 序是固定的。
如果从中止点开始，即为循环优先级，各个部件使用总线的级别 相等。
7.2.2 总线的通信
不互锁 请求”信号和“回答”信号都有一定的时间宽度， “请求”信号的撤销和“回答”信号的撤销没有直接的联 系，如下图所示。
请求
回答
7.2 总线的控制与通信
7.2.2 总线的通信
半互锁 “请求”信号的撤销取决于接收到“回答”信号，而 “回答”信号的撤销由目的部件自己决定，如图所示。
7.1 总线概述
7.1.2 总线的工作原理
总线是以分时的方法来为多个部件服务的，但是在任意时刻只 为某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件 进行通信时，首先应该发出总线请求信号。在某一时刻，可能会有 多个部件同时要求使用总线，总线控制机构根据一定的判决原则， 决定首先由哪个部件使用总线。只有获得了总线控制权的部件，才 能开始传送数据。此时发送信息的总线主部件分时的将信息发往总 线，再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的总线从部件。究 竟哪个部件接收信息，是由获得总线控制权的总线主部件给出的地 址信息经过译码之后产生的控制信号来决定。
对比以上3种方式，可见链式查询方式所需的控制线数最少，仅用 两根线确定总线控制权属于哪个设备；独立请求方式最多，需要 采用2n根线；而计数器查询方式居中，对于n个部件的系统，共需 要Log2n根定时查询计数线。
7.2 总线的控制与通信
7.2.2 总线的通信
是指 系统采用 一个统一 的时钟信 号来协调 发送和接 收双方的 传送定时 关系。
7.2 总线的控制与通信
7.2.2 总线的通信
全互锁 “请求”信号的撤销取决于“回答”信号的来到，而 “请求”信号的撤销又导致“回答”信号的撤销，如图所 示。
7.3 总线接口
7.3.1 总线接口的概念
串行传送 当信息以串行方式传送时，只有一条传输线，且采用 脉冲信号传送。使用串行方式传送时，按顺序来传送表示 一个数码的所有二进制位的脉冲信号，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。
本章给出计算机信息传输通道中的硬件、 软件解决方案、实现方法和相关协议等的基础 理论、方法。
7.1 总线概述
7.1.1 总线的基本概念
总线宽度:指一次并行传输的信息位数。 总线频率:指总线工作时每秒内能传输数据的次数。 传输率:指每秒能够传输的字节数，用MB/s表示。
传输率和总线宽度、总线频率之间的关系是： 传输率=总线宽度／8×总线频率