计算机组成原理_第六章

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1、第六章系统总线系统总线结构总线的基本概念计算机的若干功能部件之间不可能采用全互联形式因此就需要有公共的信息通道即总线总线是构成计算机系统的互联机构是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路总线可分为三类ò内部总线CPU内部连接各寄存器及运算器部件之间的总线ò系统总线外部总线CPU和计算机系统中其他高速功能部件相互连接的总线òI/O总线中低速I/O设备相互连接的总线ò通信总线多个计算机之间相互连接的通信线路总线的特性可分为物理特性功能特性电气特性时间特性为了使不同厂家生产的相同功能部件可以互换使用就需要进行系统总线的标准

2、化工作目前已经出现了很多总线标准如PCIISASTD等总线带宽总线本身所能达到的最高传输速率几个概念及术语三种总线数据总线传输数据速度与位数地址总线传输地址位数控制总线指明总线周期的类型和一次入/出操作完成的时刻等信息总线周期的类型:内存读内存写外设读外设写总线的结构总线按功能分类可分为地址线单向数据线双向和控制线每一根是单向的早期总线实际上就是CPU芯片引脚的延伸和驱动能力的增强存在以下不足CPU是总线上惟一的主控者总线结构与CPU紧密相关通用性较差现代总线的趋势是标准总线与结构CPU技术无关又被称为底板总线现代总线可

3、分为四个部分ò数据传送总线由地址线数据线控制线组成ò仲裁总线包括总线请求线和总线授权线ò中断和同步总线包括中断请求线和中断认可线ò公用线时钟信号电源等总线的连接方式适配器接口实现高速CPU与低速外设之间工作速度上的匹配和同步并完成计算机和外设之间的所有数据传送和控制单机系统中总线结构的三种基本类型ò单总线使用一条单一的系统总线来连接CPU内存和I/O设备ò双总线在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线ò三总线系统总线是CPU主存和通道IOP之间进行数据传送的公共通路而I/O总线是多个外部设备与通道之间进行数据传送的

4、公共通路单总线结构早期的计算机如常美国DEC公司的PDP-11机只使用一组总线所有的部件和设备都接在这唯一的总线上,包括数据总线地址总线控制总线其优点是结构简单成本低廉但运行效率低系统总线输入输出CPU主存设备设备单总线的功能——取指令地址控制指令接口CPU内存外部设备单总线的功能——CPU和内存间传送数据地址控制数据接口CPU内存外部设备单总线的功能——CPU和外设间传送数据地址控制数据接口CPU内存外部设备单总线的功能——DMA操作地址控制数据接口CPU内存外部设备单总线的功能——两台外设直接数据传送地址控制数据接口

5、接口CPU内存外部设备外部设备双总线结构系统总线内存总线CPU内存I/O接口I/O接口三总线结构系统总线内存总线IOP(通道)CPU内存I/O总线I/O接口I/O接口总线结构对计算机系统性能的影响对最大存储容量和指令系统的主要影响体现在主存与外设的编址方式上对吞吐量的影响主要体现在数据的传输方式上信息的传送方式计算机系统中传输信息基本有四种方式串行传送并行传送并串行传送分时传送但是出于速度和效率上的考虑系统总线上传送的信息必须采用并行传送方式分时传送即总线的分时复用串行传送发送部件接收部件0000101并-串变换串-并变

6、换低位高位10100000并行传送发接送收部部件件并串行传送发送部件接收部件高8位高8位低8位低8位分时传送总线复用或是共享总线的部件分时使用总线接口的基本概念广义讲CPU和主存外围设备两种外设两种机器设备之间通过总线进行连接的逻辑部件接口实现高速CPU与低速外设之间工作速度上的匹配和同步并完成计算机和外设之间的所有数据传送和控制接口的典型功能控制缓冲状态转换整理程序中断一个适配器的两个接口一个同系统总线相连采用并行方式另外一个同设备相连可能采用并行方式或是串行方式地址线外设控制线CPU接口设备数据线控制器串行通信与数据

7、接口字符格式异步通信ASYNC波特率第n个字符第n+1个字符启始位奇偶校验停止位低位高位空闲位同步通信SYNC同步字符同步字符数据数据传送方向半双工站站BA全双工站站BA信号的调制与解调模拟数字数字信号信号信号计计算MODEMMODEM算机机通用可编程接口电路通用:能有多种用法与入/出功能可编程:能通过指令指定接口的功能和运行控制参数等接口内的组成部分:设备识别线路数据缓冲寄存器(输入/输出)控制寄存器状态寄存器中断电路(中断触发器,中断屏蔽触发器等)电平转换及串行/并行转换电路等INTEL8251串行接口芯片1D2D1

8、28D7~D0:I/O数据2D3D027CLK主时钟3RDVCC26X/RxC,RxD:接收时钟数据4GRD/RC25X/TxC,TxD:发送时钟数据5D4/DTR246D5/RTS23/CS:片选信号7D6/DSR22/WR,/RD:写读命令8D7RESET21C/D控制/数据信号9/TCCLK20X10/WRTD