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2016考研计算机:总线系统

【新祥旭考研】 / 2015-10-23

   总线是构成计算机系统的骨架,是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。借助于总线连接,计算机在各系统部件之间实现地址、数据和控制信息的交换,并在争用资源的基础上进行工作。因此,所谓总线就是指能为多个功能部件服务的一组公用信息线。

  一个计算机系统中的总线,大致分为三类:

  CPU内部连接各寄存器及运算部件的总线,称为内部总线;

  连接CPU与计算机系统的其他高速功能部件,如存储器、通道等的总线,称为系统总线;中、低速I/O设备之间互相连接的总线,称为I/O总线。

  总线的连接方式:单总线结构、双总线结构、三总线结构。

  I/O设备适配器通常简称为接口。接口是指CPU与主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。

  一个标准接口可能连接一个设备,也可能连接多个设备。典型的接口通常具有如下功能:

  控制:接口靠程序的指令信息来控制外围设备的动作,如启动、关闭等。

  缓冲:接口在外围设备和计算机系统其他部件之间作为一个缓冲器,以协调各种设备在速度上的差异。

  状态:接口监视外围设备的工作状态并保存状态信息。状态信息包括数据“准备就绪”、“忙”、“错误”等等,供CPU询问外围设备时进行分析使用。

  转换:接口可以完成任何要求的数据转换,例如并-串转换或串-并转换,因此数据能在外围设备和CPU之间正确地传送。

  整理:接口可以完成一些特别的工作,例如在需要时可以修改字计数器或当前主存地址寄存器。

  程序中断:每当外围设备向CPU请求某种动作时,接口就发生一个中断请求信号到CPU。

  一个适配器必有二个接口:一是和系统总路线的接口,二是和外设的接口。适配器分为:串行数据接口和并行数据接口。

  总线的控制:

  集中式总线控制:集中式总线控制中每个功能模块有两条线连到中央仲裁器:一条是送往仲裁器的总线请求信号线BR,一条是仲裁器送出的总线授权信号线BG。

  分布式总线控制:分布式总线控制不需要中央仲裁器,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,把它们惟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,分布式控制是以优先级仲裁策略为基础。

  总线通信:同步通信、异步通信。

  总线的信息传送模式:串行传送、并行传送、分时传送。

  PCI总线周期的操作过程有如下特点:

  1、采用同步时序协议;

  2、总线周期由被授权的主方启动,以帧FRAME#信号变为有效来指示一个总线周期的开始;

  3、一个总线周期由一个地址期和一个或多个数据期组成;

  4、地址期为一个总线时钟周期,一个数据期在没有等待状态下也是一个时钟周期;

  5、总线周期长度由主方确定;

  6、主方启动一个总线周期时要求目标方确认;

  7、主方结束一个总线周期时不要求目标方确认。

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