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2020/8/3,1,什么是总线?总线传输有何特点?为了减轻总线负载,总线上的部件应具备什么特点?解: 总线:是多个部件共享的传输部件。 总线传输的特点:某一时刻只能有一路信息在总线上传输,即分时使用。 为了减轻总线负载,总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通,由三态门的控制端控制什么时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时,寄存器和总线之间呈高阻状态。 讲评:围绕“为减轻总线负载”的几种说法: 应对设备按速率进行分类,各类设备挂在与自身速率相匹配的总线上; 应采用多总线结构; 总线上只连接计算机的五大部件; 总线上的部件应为低功耗部件。 上述措施都无法从根上(工程上)解决问题,且增加了许多不必要(或不可能)的限制。 总线上的部件应具备机械特性、电器特性、功能特性、时间特性这是不言而喻的。,2020/8/3,2,2. 总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分为几类,它们各有何作用,是单向的,还是双向的,它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系?,分类:按数据传输方式,可分为并行传输总线和串行传输总线。 按使用范围,可分为计算机总线,控制总线,网络通信总线。 按连接部件,可分为片内总线,系统总线,通信总线。 系统总线指CPU,主存,I/O各大部件之间的信息传输线,按系统总线传输信息的不同,分为数据总线,地址总线,控制总线。 数据总线:用来传输各功能部件之间的数据信息,是双向传输总线,其位数与机器字长,存储字长有关,一般为8位,16位或32位。 地址总线:用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址,是单向传输的,其位数与存储单元的个数有关(几次幂的关系) 控制总线:用来发出各种控制信号的,对任意控制线,是单向的;对与机器字长,存储字长,存储单元无关系。,2020/8/3,3,3. 常用的总线结构有几种?不同的总线结构对计算机的性能有什么影响?举例说明。,常用的总线结构有单总线结构,双总线结构,三总线结构,四总线结构。 单总线结构:将CPU,主存,I/O设备都挂在一组总线上,允许I/O之间或I/O与主存之间直接交换信息。因为所有的传送都通过这组共享总线,极易形成计算机系统的瓶颈,不允许两个以上部件在同一时刻向总线传输信息,必然会影响系统工作效率的提高. 双总线结构:双总线结构的特点是将速度较低的设备从总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构,见课本图3.5。其中通道是一个具有特殊功能的处理器,CPU将一部分功能下放给通道,使其对I/O设备具有统一管理的功能,系统的吞吐能力可以相当大。如果将不同速率的I/O设进行分类,然后将它们连接在不同的通道上,将成为总线结构。 三总线结构:图3.6:主存总线用于CPU与主存间的传输;I/O总线供CPU与各类I/O之间传递信息,DMA总线用于高速外设(磁盘,磁带等)与主存之间直接交换信息。图3.7:处理器于高速缓冲存储器Cache之间怎叫一条局部总线,Cache可以通过系统总线与主存传输信息,I/O 与主存之间也不必通过CPU。还有一条扩展总线,可以支持相当多的I/O设备。 四总线结构(见图3.8)在三总线基础上,增加一条与计算机系统机密相连的高速总线,这种结构对高速设备而言,其自身的工作可以很少依赖处理器,同时他们又比扩展总线上的设备更贴近处理器。,2020/8/3,5,5. 解释下列概念:总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备(或主模块)、总线的从设备(或从模块)、总线的传输周期和总线的通信控制。 解:总线宽度总线一次能够同时传输的二进制数据位数; 总线带宽总线每秒钟能够传送的二进制位数(或字节数); 总线复用一根信号线上分时传送两种信号; 总线的主设备(主模块)指一次总线传输期间,拥有总线控制权的设备(模块);总线的从设备(从模块)指一次总线传输期间,配合主设备完成传输的设备(模块),它只能被动接受主设备发来的命令;总线的传输周期总线完成一次完整而可靠的传输所需时间;总线的通信控制指总线传送过程中双方的时间配合方式。,2020/8/3,6,6. 试比较同步通信和异步通信。解: 同步通信由统一时钟控制的通信,控制方式简单,灵活性差,当系统中各部件工作速度差异较大时,总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合; 异步通信不由统一时钟控制的通信,部件间采用应答方式进行联系,控制方式较同步复杂,灵活性高,当系统中各部件工作速度差异较大时,有利于提高总线工作效率,2020/8/3,7,7.画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互锁关系。,2020/8/3,8,8. 为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点?解:半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制,又能像异步通信那样允许传输时间不一致,因此工作效率介于两者之间。,2020/8/3,9,9. 分离式通讯有何特点,主要用于什么系统?,答:分离式通讯的特点是: (1)各模块欲占用总线使用权都必须提出申请; (2)在得到总线使用权后,主模块在先定的时间内向对方传送信息,采用同步方式传送,不再等待对方的回答信号; (3)各模块在准备数据的过程中都不占用总线,使总线可接受其它模块的请求; (4)总线被占用时都在做有效工作,或者通过它发送命令,或者通过它传送数据,不存在空闲等待时间,充分利用了总线的占用,从而实现了总线在多个主、从模块间进行信息交叉重叠并行传送。 分离式通讯主要用于大型计算机系统。,2020/8/3,10,10. 什么是总线标准?为什么要设置总线标准?你知道目前流行的总线标准有哪些?什么叫即插即用?哪些总线有这一特点?解:总线标准:系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面。 总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题;目前流行的总线标准有:ISA、EISA、PCI等;plug and play即插即用,无需特殊配置,直接使用,EISA、PCI等具有此功能。,2020/8/3,11,11.画一个具有双向传送功能的总线逻辑框图。 解: 在总线的两端分别配置三态门,就可使总线具有双向传送功能,如图所示。,2020/8/3,12,12. 在数据总线上接有A、B、C、D 四个寄存器,画出满足下列要求的电路框图: (1)在同一时间实现DA,DB,DC 寄存器间的传送。 解: 图中T 控制三态门打开,将D 寄存器中的内容送至总线,并由m 脉冲同时打入到A、B、C 寄存器中。T 和m 的时间关系如图中所示。,2020/8/3,13,(2)要求 T0 时刻完成D总线 T1 时刻完成总线A T2 时刻完成A总线 T3 时刻完成总线B 解:三态门1 受T0T1 控制,以确保T0 时刻D 总线, 以及T1 时刻总线 接收门1 A。 三态门2 受T2T3 控制,以确保T2 时刻A总线, 以及T3 时刻总线 接收门2 B。,2020/8/3,14,13. 什么是总线的数据传输率,它与哪些因素有关?,答:总线数据传输率即总线带宽,指单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量。它与总线宽度和总线频率有关,总线宽度越宽,频率越快,数据传输率越高。,2020/8/3,15,3.14 假设总线的时钟频率为8MHz,且一个总线时钟周期为一个总线传输周期。若在一个总线传输周期可并行传送2个字节的数据,求该总线的带宽,并分析哪些因素影响总线的带宽。 解: 总线的带宽是指单位时间内总线上可传输的数据位数,通常用每秒传送信息的字节数来衡量,单位可用字节/秒(Bps)表示。 由时钟频率f=8MHz,可得时钟周期T =1/f,根据题目假设的条件,一个总线传输周期为一个时钟周期,且在一个总线传输周期传输2个字节数据,故总线带宽为: 2B/T =2Bf = 2B8106/s =16MBps 影响总线带宽的因素有:总线宽度、传输距离、总线发送和接收电路工作频率的限制以及数据传输形式等。,2020/8/3,16,3.15 在一个32位的总线系统中,总线的时钟频率为66MHz,假设总线最短传输周期为4个时钟周期,试求总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率,可采取什么措施? 解: 最大数据传输率为:(66MHz/4)(32/8)=66MBps 若想提高数据传输率,可以提高总线时钟频率、增大总线宽度或者减少总线传输周期包含的时钟周期个数。,2020/8/3,17,3.16 在异步串行传输系统中,若字符格式为:1位起始位,8位数据位,1位校验位,2位终止位,假设要求每秒传送120个字符,求这时的波特率和比特率。 解:根据题目给出的字符格式,有效数据位为8位,而传送一个字符需1+8+1+2=12位, 故波特率为:12012 =1440bps 比特率为:1440(8/12)=960bps,2020/8/3,18,什么是总线的负载能力? 解: 总线的负载能力即驱动能力,是指当总线接上负载后,总线输入输出的逻辑电平是否能保持在正常的额定范围内。 例如, PC总线的输出信号为低电平时,要吸入电流,这时的负载能力即指当它吸收电流时,仍能保持额定的逻辑低电平。 总线输出为高电平时,要输出电流,这时的负载能力是指当它向负载输出电流时,仍能保持额定的逻辑高电平。 由于不同的电路对总线的负载是不同的,即使同一电路板在不同的工作频率下,总线的负载也是不同的,因此,总线负载能力的指标不是太严格的。通常用可连接扩增电路板数来反映总线的负载能力。,2020/8/3,19,CPU 片内总线,为了减轻总线负载且避免多个部件同时占用总线,总线上的部件应具备什么特点? 解: 在每个需要将信息送至总线的寄存器输出端接三态门,由三态门的控制端控制什么时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时,寄存器和总线之间呈高阻状态。,2020/8/3,20,下列选项中的英文缩写均为总线标准的是( ) A:PCI、CRT、USB、EISA B:ISA、CPI、VESA、EISA C:ISA、SCSI、RAM、MIPS D:ISA、EISA、PCI、PCI-Express,2020/8/3,21,画图说明用异步串行传输方式发送8 位二进制数据(十六进制表示为95H)。要求字符格式为:1 位起始位,8 位数据位,1 位偶校验位,1 位终止位。 解: 异步串行传送在起始位之后传输的是数据位的最低位(95H 的最低位D0=1),而且数据位的最高位(95H 的最高位D7=1)传输之后传输校验位,最后是终止位。数据95H 的偶校验位为0,其波形图如图所示。,
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