第10章 輸入輸出系統(tǒng)ppt課件.ppt

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1、10.5總線結(jié)構(gòu)1總線結(jié)構(gòu)Ⅰ計算機系統(tǒng)大多采用模塊結(jié)構(gòu),一個模塊就是具有專門功能的插件板,或叫做部件、插件、插卡。例如,主機板、存儲器卡、I/O接口板等。隨著集成電路集成度的提高,一塊板上可安裝多個模塊。各模塊之間傳送信息的通路稱為總線。為便于不同廠家生產(chǎn)的模塊能靈活構(gòu)成系統(tǒng),形成了總線標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下有兩類標(biāo)準(zhǔn),即正式公布的標(biāo)準(zhǔn)和實際存在的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。正式公布的標(biāo)準(zhǔn)由IEEE(電氣電子工程師學(xué)會)或CCITT(國際電報電話咨詢委員會)等國際組織正式確定和承認(rèn),并有嚴(yán)格的定義。實際的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)首先由某一廠家提出,而又得到其他廠家廣泛使用,這種標(biāo)準(zhǔn)可能還沒有經(jīng)過正式、嚴(yán)格的定義

2、,也有可能經(jīng)過一段時間后提交給有關(guān)組織討論而被確定為正式標(biāo)準(zhǔn)。2總線結(jié)構(gòu)Ⅱ在標(biāo)準(zhǔn)中對插件引線的幾何尺寸、引線數(shù)、各引線的定義、時序及電氣參數(shù)等都作出明確規(guī)定,這對子系統(tǒng)的設(shè)計和功能的擴充都帶來了方便?？偩€有兩類：一類是連接計算機內(nèi)部各模塊的總線,如連接CPU、存儲器和I/O接口的總線。常用的有ISA總線、EISA總線、VME總線、STD總線和PCI總線等。另一類為系統(tǒng)之間或系統(tǒng)與外部設(shè)備之間連接的總線,常用的有EIA－RS232C串行總線和IEEE－488并行總線，USB通用串行總線等。310.5.1總線類型總線的組織方法很多,基本上可分成單總線和多總線。1．單總線所有模

3、塊都連接到單一總線上，如下圖所示?？偩€類型有地址線、數(shù)據(jù)線、控制線和電源/地線。單總線具有結(jié)構(gòu)簡單便于擴充等優(yōu)點。但由于所有數(shù)據(jù)的傳送都通過這一共享的總線,因此在此處可能成為計算機的瓶頸。另外也不允許兩個以上模塊在同一時刻交換信息,這對提高系統(tǒng)效率和充分利用子系統(tǒng)都是不利的。為了提高數(shù)據(jù)傳輸率,并解決I/O設(shè)備和CPU、主存之間傳送速率的差異,而采用多總線。4總線類型2.多總線將速度較低的I/O設(shè)備從總線上分出去,而形成系統(tǒng)總線與I/O總線分開的雙總線結(jié)構(gòu)。根據(jù)同一思想，可以組成三總線結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)總線和擴展總線之間增加一條高速總線,將圖形、視頻和網(wǎng)絡(luò)等連到高速總線上,而慢

4、速I/O設(shè)備仍連到擴展總線。在圖上增加了一個稱之為橋的電路。510.5.2總線組成由于多個模塊(或部件)連接到一條共用總線上,必須對每個發(fā)送的信息規(guī)定其信息類型和接收信息的部件,協(xié)調(diào)信息的傳送;必須經(jīng)過選擇判優(yōu),避免多個部件同時發(fā)送信息的矛盾。還需要對信息的傳送定時,防止信息的丟失。這就需要設(shè)置總線控制線路?？偩€控制線路包括總線判優(yōu)或仲裁邏輯、驅(qū)動器和中斷邏輯等。61.總線判優(yōu)控制由于存在多個設(shè)備或部件同時申請對總線的使用權(quán),為保證在同一時間內(nèi)只能有一個申請者使用總線,需要設(shè)置總線判優(yōu)控制機構(gòu)。主控器(主設(shè)備):可以控制總線并啟動數(shù)據(jù)傳送的任何設(shè)備。受控器(從設(shè)備):能夠

5、響應(yīng)總線主控器發(fā)出的總線命令的任何設(shè)備。通常CPU為主設(shè)備,存儲器為從設(shè)備,I/O設(shè)備可以為主設(shè)備也可以為從設(shè)備。總線判優(yōu)控制按其仲裁控制機構(gòu)的設(shè)置可分為：集中式控制和分布式控制兩種?？偩€控制邏輯基本上集中于一個設(shè)備(如CPU)時,稱為集中式控制;而總線控制邏輯分散在連接總線的各個部件或設(shè)備中時,稱為分布式總線控制。7總線判優(yōu)控制Ⅱ常用的優(yōu)先權(quán)仲裁方式為串行鏈接方式(如右圖),其基本原理與中斷判優(yōu)相似?？偩€控制器使用三根控制線與所有部件相連,它們是“總線請求”、“總線可用”、“總線忙”。與總線相連的所有部件經(jīng)公共的“總線請求”線發(fā)出申請。只有在“總線可用”信號未建立時,“

6、總線請求”才能被總線控制器響應(yīng),并送出“總線可用”回答信號,串行地通過每個部件。如果某個部件接收到“總線可用”信號,但沒有“總線請求”,則將該信號傳給下一個部件,否則,停止傳送。該部件建立“總線忙”信號。去除“總線請求”之后,即可進行數(shù)據(jù)的傳送?！翱偩€忙”信號維持“總線可用”信號?！翱偩€忙”在數(shù)據(jù)傳送完后撤消,“總線可用”信號也隨之去除。可以看出,其優(yōu)先次序是由“總線可用”線所接部件的位置決定的,離總線控制器越近的部件其優(yōu)先權(quán)越高。82.總線通信信息在總線上的傳送方式可分為同步和異步兩種方式：(1)同步通信。在同步方式下,通信雙方由統(tǒng)一的時鐘控制數(shù)據(jù)的傳送,時鐘通常是由C

7、PU發(fā)出的,并送到總線上的所有部件。經(jīng)過一段固定時間,本次總線傳送周期結(jié)束,開始下一個新的總線傳送周期。(2)異步通信。利用數(shù)據(jù)發(fā)送部件和接收部件之間的相互“握手”信號來實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)傳送的方式稱作異步通信方式。在異步通信方式下,發(fā)送部件將數(shù)據(jù)放到總線上后,經(jīng)過一定的時間延遲后,在控制線上發(fā)出“數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好”信號。而接收部件則應(yīng)發(fā)“數(shù)據(jù)接收”信號來響應(yīng),送此信號到發(fā)送部件,并接收數(shù)據(jù)。發(fā)送部件收到這個響應(yīng)信號后,去除原數(shù)據(jù),至此結(jié)束本次傳送。異步通信方式便于實現(xiàn)不同速度部件之間的數(shù)據(jù)傳送。93.出錯處理和總線驅(qū)動出錯處理:數(shù)據(jù)傳送