《系統(tǒng)總線》PPT課件

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1、第八章系統(tǒng)總線一、總線基本概念?總線：計算機系統(tǒng)中多個功能部件之間的連接線，通過它可以實現(xiàn)部件之間地址信息、數(shù)據(jù)和控制信息的傳送。?總線的分類a.內(nèi)部總線(又稱芯片總線)在集成電路芯片內(nèi)部（含CPU、運算器等）或?qū)⒉煌慕M成連接在一起的總線b.系統(tǒng)總線指計算機系統(tǒng)中模板與模板之間的連接總線，包含諸如ISA、PCI、AGP等總線方式c.外部總線外總線是指計算機系統(tǒng)之間或計算機系統(tǒng)與其外設(shè)通信的總線，如RS232通信總線、網(wǎng)線總線等。1、總線的特性?物理特性描述總線的形狀、數(shù)量、插頭的形式等特性,如地址總線有18根，RS-232

2、的接口使用9針D型接口等。?功能特性描述每一根線的功能如：地址線的數(shù)量指明了CPU能訪問的主存范圍，數(shù)據(jù)總線指明了一次交換的數(shù)據(jù)位數(shù)?電氣特性描述每一根線的有效電平及傳送信號的方向。如：地址線單向傳輸，數(shù)據(jù)線雙向傳輸，高電平有效、低電平有效。?時間特性各線什么時間有效及相互之間的時序關(guān)系2、總線的標(biāo)準(zhǔn)化問題總線的標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)兼容的一個重要的組成部分3、總線帶寬指總線在單位時間內(nèi)所能達(dá)到的最高傳輸速率，單位是MB/S。它是衡量總線性能的重要技術(shù)指標(biāo)。例1設(shè)一個32位的處理器有16位外部數(shù)據(jù)總線,時鐘頻率為50MHZ,若總線傳輸?shù)?/p>

3、最短周期為4個時鐘周期,問處理器的最大數(shù)據(jù)傳輸率是多少?若想提高一倍數(shù)據(jù)傳輸率,可采用什么措施?解:數(shù)據(jù)傳輸率即單位時間內(nèi)(1秒)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量數(shù)據(jù)傳輸率=2B*50MHZ/4=25MB/s要把總線的數(shù)據(jù)傳輸率提高一倍,可采取的方法有三種:1)數(shù)據(jù)總線的寬度提高到32位,此時:數(shù)據(jù)傳輸率=4B*50MHZ/4=50MB/s2)將總線的時鐘頻率提高到100MHZ,此時:數(shù)據(jù)傳輸率=2B*100MHZ/4=50MB/s3)將傳輸?shù)淖疃虝r間縮短為2個時鐘周期,此時:數(shù)據(jù)傳輸率=2B*50MHZ/2=50MB/s例2某網(wǎng)絡(luò)每秒發(fā)出30次

4、訪問請求，每次請求的數(shù)據(jù)量為64KB。問100M的網(wǎng)絡(luò)能否承受該訪問？30*64K*8=15360Kb=15Mb<100Mb二、總線的連接方式1、單總線結(jié)構(gòu)?特點a.訪內(nèi)和訪外指令相同,由地址來處分,減少了一類I/O指令b.總線簡單，使用靈活，易于擴展c.所有設(shè)備分時工作，適用于慢速的小型或微型計算機系統(tǒng)中d.適用于高速外設(shè)的情況e.任意兩外設(shè)之間可以直接交換信息(其中主設(shè)備需有總線控制能力)2、雙總線結(jié)構(gòu)?在單總線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加主存總線組成?特點a.由于外設(shè)和內(nèi)存分處與不同總線，分訪內(nèi)和訪外指令。b.主存總線的增加減輕了系

5、統(tǒng)總線的負(fù)擔(dān)，提高了并行性。c.仍然保持了單總線結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)簡單、易于擴充的優(yōu)點。3、三總線結(jié)構(gòu)?在雙總線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加I/O總線組成?特點a.由于外設(shè)和內(nèi)存分處與不同總線，分訪內(nèi)和訪外指令。b.并行性進一步提高，通道處理機分擔(dān)了部分CPU的I/O功能。4、總線結(jié)構(gòu)對計算機系統(tǒng)性能的影響?對最大存儲容量的影響單總線結(jié)構(gòu)對最大存儲容量有影響雙總線和三總線結(jié)構(gòu)對最大存儲容量沒有影響?對指令系統(tǒng)的影響單總線結(jié)構(gòu)沒有訪內(nèi)/訪外指令之分雙總線和三總線結(jié)構(gòu)訪內(nèi)和訪外用不同的指令來區(qū)分?吞吐量單總線結(jié)構(gòu)的吞吐量小三總線結(jié)構(gòu)的吞吐量大雙總線結(jié)

6、構(gòu)的吞吐量居中三、總線的控制1、總線的控制方式總線的控制主要是解決連接在公共總線上多個設(shè)備之間使用總線的仲裁問題，完成這一功能的部件是總線控制器。1)串行鏈接方式?在單總線和雙總線結(jié)構(gòu)的計算機中,總線控制器是CPU的一部分,在三總線結(jié)構(gòu)的計算機中,它還是通道處理機的一部分。現(xiàn)在，總線總裁器一般是一個單獨的功能模塊。?工作過程分析:設(shè)備N向總線控制器發(fā)總線使用請求?總線控制器檢查BS信號?若BS=0?總線控制器發(fā)BG信號?BG按照設(shè)備的物理連接次序查詢,直到找到第一個發(fā)出BR的設(shè)備?置BS=1.?如果有2個設(shè)備都發(fā)出了總線使用請

7、求,此時響應(yīng)哪一個設(shè)備?離總線控制器近的設(shè)備.?優(yōu)點:a.設(shè)備擴充容易。b.控制器簡單?缺點:a.優(yōu)先級由設(shè)備的物理位置確定，設(shè)置不靈活。b.單點故障明顯c.響應(yīng)速度慢2)計數(shù)器定時查詢方式?工作過程分析:設(shè)備N向總線控制器發(fā)總線使用請求?總線控制器檢查BS信號?若BS=0?計數(shù)器開始計數(shù)?當(dāng)計數(shù)值等于發(fā)出BR請求的設(shè)備號時，設(shè)備得到總線使用權(quán)?置BS=1?設(shè)備的優(yōu)先級別能否改變，若能，則如何改變?改變計數(shù)器的計數(shù)初始值.?優(yōu)點:a.不存在單點故障b.優(yōu)先級改變靈活(如何體現(xiàn)？)?缺點:a.設(shè)備擴充較困難(增加計數(shù)線數(shù)量)。b

8、.響應(yīng)速度較慢3)獨立請求方式?工作過程分析:所有設(shè)備通過各自獨立的BR線向控制器發(fā)總線使用請求?總線控制器經(jīng)過裁決?通過獨立的BG線響應(yīng)請求?設(shè)備的優(yōu)先級如何確定?由控制器中的裁決器按照一定的策略確定(可編程)?優(yōu)點:a.不存在單點故障b.優(yōu)先級改變靈活c.響應(yīng)速度快?缺點