计算机组成原理第六章答案

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

…

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制作CPU 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。

3．用异步通信方式传送字符“A ”和“8”，数据有7位，偶校验1位，起始位l 位，停止位1位，请分别画出波形图。

答： “A”的ASCII 码为41H = 01000001B ，1的个数为偶数，故校验位为0；“8”的ASCII 码为38H = 00111000B ，1的个数为奇数，故校验位为1。

4. 总线上挂两个设备，每个设备能收能发，还能从电气上和总线断开，画出逻辑图，画出逻辑图，并作简要说明。

5．画出菊花链方式的优先级判决逻辑电路图。

停 止 位 起 始 位 数 据 位 数 据 位 数 据 位 数 据 位 数 据 位 数 据 位 数 据 位 校 验 位 停 止 位 起 始 位 数 据 位 数 据 位 数

据 位 数 据 位 数 据 位 数 据 位 数 据 位 校 验 位 停

止 位

0 1 2 3 4 5 6

0 1 2 3 4 5 6 A 地址线

D 数据线 菊花链查询方式

6．画出独立请求方式的优先级判决逻辑电路图。

7．画出分布式仲裁器逻辑电路图。

8．同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率，是因为同步通信 C 。 A ．不需要应答信号 B ．总线长度较短 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 B ．独立请求方式 C ．电路故障 D. 计数器定时查询方式

10．采用串行接口进行7位ASCII 码传送，带有一位奇校验位、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

总线仲裁器

设备接口 0

设备接口 1

设备接口 n

A 地址线

D 数据线 BR 0

独立请求方式

BG 0 BR 1 BG 1 BR n BG n

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

D．提供主存、I／O接口设备的响应信号

13．说明存储器总线周期与I／O总线周期的异同点。

答：存储总线周期用于对内存读写；I/O总线周期对接口中的端口进行读写。14．PCI是一个与处理器无关的 D ，它采用 C 时序协议和 A 式

仲裁策略，并具有 B 能力。

A．集中B．自动配置 C.同步D．高速外围总线

15．PCI总线的基本传输机制是猝发式传送。利用 A 可以实现总线间的

B 传送，使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。PCI允许 D 总线

C 工作。

A．桥B．猝发式C．并行D．多条

16．InfiniBand是一个高性能的 A 总线标准，数据传送率高达 B ，它可连接 C 台服务器，适合于高成本的 D 计算机的系统。

A．I/O B．30GB/S C．64000 D．较大规模

17．PCI总线中三种桥的名称是什么?桥的功能是什么?

答：在PCI总线体系结构中有三种桥：即HOST桥、PCI/LAGACY总线桥、PCI/PCI 桥。

桥在PCI总线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传送，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。

18．何谓分布式仲裁?画出逻辑结构示意图进行说明。

答：分布式仲裁不需要中央仲裁器，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，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。