计算机原理(理工)4new

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1、计算机组成原理天津大学六、总线（一）总线概述1.总线的基本概念总线是计算机各个部件之间传输信息的公共通路，包括一组物理信号线及相关的控制电路。有三类信号：数据、地址和控制信号。在任何时刻，只能有一个部件向总线发送信息（发送端的分时性），但可以有一个或多个部件同时从总线接收信息。例: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D加重了CPU计算机组成原理天津大学的工作量。2.总线的分类按承担任务1)内部总线：芯片内部的总线，如在CPU芯片内部，

2、寄存器与寄存器之间，寄存器与算术逻辑单元之间都有总线连接。2）系统总线：连接CPU、主存、I/O（通过I/O接口）各大计算机部件的总线。按系统传输信息的不同，系统总线可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。3）通信总线：这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。计算机组成原理天津大学按一次传送数据的位数：串行、并行按总线操作的定时方式：同步、异步3．总线的组成及性能指标组成：信息传输线及相关的控制电路（总线控制器）。性能指标：总线周期：一次总线操作所需的时间。总线宽度：笼统地说，即一个总线所设置

3、的传输信号线（或线缆）的数目。具体来说，又可分为数据总线宽度和地址总线宽度。数据总线宽度指一个总线内设置的用于传输数据的信号线数目，即总线上一次能同时传输的数据的位数。在总线工作频率一定的条件下，数据总计算机组成原理天津大学线单位时间内的数据传输量（总线带宽）与数据总线的宽度成正比，因此，数据总线的宽度是决定计算机性能的一个关键特性。地址总线宽度，决定计算机系统的寻址能力。总线工作频率：协调总线上各种操作的时钟频率，时钟频率越高，总线的操作就越快。总线带宽：单位时间内总线所能传输的最大数据量。总线带宽是总线能提供的

4、数据传送速率，通常用每秒传送信息的字节数（或位数）来表示MB/s。计算机组成原理天津大学总线带宽=（数据总线宽度/8）×（总线工作频率（MHz）20(09)、假设某系统总线在一个总线周期中并行传输4字节数据，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（）A10MB/sB20MB/sC40MB/sD80MB/s例：在一个16位的总线系统中，若时钟频率为100MHz,总线数据周期为5个时钟周期传输一个字，计算总线的数据传输率。解：1个时钟周期=1/(100×)=0.01us5个时钟周期=0.05

5、us数据传输率=16bit/0.05=40×Ｂ/s计算机组成原理天津大学例：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，问总线带宽是多少？如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，总线带宽又是多少？并分析哪些因素影响带宽？解：总线带宽=一个总线周期传送的数据位数×总线频率1）4B×33×/s2）8B×66×/s3）影响总线带宽的主要因素有：总线宽度、传送距离、总线发送和接收电路工作频率限制以及数据传送方式。计算机组成原理天津大学波

6、特率：每秒钟通过信道传输的二进制位数。比特率：每秒钟通过信道传输的有效数据位数。例：在异步串行传输系统中，假设每秒可传输20个数据帧，一个数据帧包含1个起始位、7个数据位、1个奇校验位、1个结束位。计算其波特率和比特率。波特率=（1+7+1+1）×20=200波特比特率=20×7=140b/s总线的负载能力:限定在总线上可以连接模块（部件）的最大数目。计算机组成原理天津大学总线协议：总线工作的原则。猝发式数据传输：在一个总线周期传输存储地址连续的多个数据。（二）总线仲裁总线主设备：申请总线使用权并发出命令控制总线运

7、行的设备，如CPU、DMA控制器等。总线从设备：只能响应主设备发出的命令并执行相关操作的设备，如内存、I/O设备等。当两个或多个设备同时想要成为总线的主设备时，为防止总线冲突，就必须进行总线仲裁，即通过判别主设备使用总线的优先级，以某种方式选择其中一个主设备使用总线。计算机组成原理天津大学总线仲裁分为两种：1．集中仲裁方式总线控制逻辑集中在一个部件上，对连接到总线上的各个设备所提出的使用总线的请求信号，集中对他们的优先级进行比较，由此确定总线的主控设备。2．分布仲裁方式总线控制逻辑分散连接到总线的各个部件或设备中，

8、由已连接到总线上且目前有总线请求的设备共同来决定下面哪个设备将成为总线的主控设备。计算机组成原理天津大学常用的三种集中式仲裁方式：1）串行链（菊花链）式查询方式总线上的所有部件公用一根总线请求线（线或），它能使一个或多个总线设备在任何时间发出请求。总线控制器接到请求后，检查总线忙否，若不忙，则发总线授权（响应）信号，该信号被串联到所有的总线设备上。若响应信号