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2020考研计算机组成原理知识点之【 总线】

2019-04-27 17:17:49来源：网络

　　2020年计算机考研复习已经开始，新东方在线在此整理了2020考研计算机组成原理知识点之【 总线】，希望能帮助大家!

　　(一) 总线概述

　　1. 总线的基本概念

　　总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质，总线上信息的传送分为串行和并行传输。

　　2. 总线的分类

　　1)片内总线：芯片内部的总线

　　2)系统总线：计算机各部件之间 的信息传输线

　　数据总线：双向 与机器字长、存储字长有关

　　地址总线：单向 与存储地址、 I/O 地址有关

　　控制总线：部分出部分入 控制器控制所有部件

　　3)通信总线：用于 计算机系统之间 或 计算机系统，与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信

　　传输方式：串行通信总线和并行通信总线

　　3. 总线的组成及性能指标

　　总线的结构通常分为单总线结构和多总线结构。

　　单总线结构是将 CPU、主存、I/O 设备(通过 I/O 接口)都挂在一组总线上。

　　多总线结构的特点是将速度较低的 I/O 设备从单总线上分离出来，形成主总线与 I/O 设备总线分开的结构。

　　总线的性能指标

　　1)总线宽度：数据总线的根数

　　2)总线带宽：数据传输率

　　3)时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步的称为同步总线，与时钟不同步的称为异步总线

　　4)总线复用：一条信号线上分时传送两种信号。

　　5)信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和。

　　6)总线控制方式：包括突发工作、自动配置、总裁方式、逻辑方式、技术方式等。

　　7)其他指标：负载能力、电源电压、总线宽度能否扩展等。

　　(二) 总线仲裁

　　由于总线上连接着多个部件，何时由哪个部件发送信息，如何定时，如何防止信息丢失，如何避免多个设备同时发送，如何规定接收部件等一系列问题都需要总线控制器统一管理，主要包括总线的判优控制(仲裁逻辑)和通信控制。

　　总线仲裁逻辑可分为集中式和分布式两种，前者将控制逻辑集中在一处(如在 CPU 中)，后者将控制逻辑分散在总线的各个部件之上。

　　1. 集中仲裁方式

　　集中仲裁方式有三种：

　　(1)链式查询

　　当一个或多个设备同时发出总线使用请求信号 BR 时，中央仲裁器发出的总线授权信号 BG 沿着菊花链串行的从一个设备依次传送到下一个设备，到达离出发点最近的发出总线请求的设备之后就不再往下传。

　　(2)计数器定时查询

　　总线上个设备通过总线请求信号 BR，发出请求，中央仲裁器接收到请求信号后，在总线忙信号 BS 为“0”的情况下，让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发往各设备。每个设备有一个地址判别电路，如果地址线上的计数值与总线请求设备地址一致，则该设备对 BS 线置“1”，表示该设备获得了总线使用权，同时中止计数查询。

　　(3)独立请求方式

　　每个连接到总线的设备都有一组单独的总线请求信号 BRi 与总线授权信号 BGi。每个设备请求使用总线时，它们各自发出自己的总线请求信号。中央仲裁器中设置了一个专门的排队电路，由它根据一定的优先次序决定优先响应哪个设备的请求，然后给该设备总线授权信号 BGi

　　2. 分布仲裁方式

　　同集中式仲裁相比，分布式仲裁不需要中央仲裁器，而是让各个主设备功能模块都有自己的仲裁号和仲裁电路。需要使用总线时，各个设备的功能模块将自己唯一的仲裁号发送到共享的总线上，各自的仲裁电路再将从仲裁总线上获得的仲裁号和自己的仲裁号相对比，获胜的仲裁号将保留在仲裁总线上，相应设备的总线请求获得响应。

　　(三) 总线操作和定时

　　目前在总线上的操作主要有以下几种：

　　1)读和写

　　读是将从设备(如存储器)中的数据读出并经总线传输到主设备(如 CPU);写是主设备到从设备的数据传输过程。

　　2)块传送

　　主设备给出要传输的数据块的起始地址后，就可以利用总线对固定长度的数据一个接一个的读出或写入。

　　3)写后读或读后写

　　主设备给出地址一次，就可以进行先写后读或者先读后写操作，先读后写往往用于校验数据的正确性，先写后读往往用于多道程序的对共享存储资源的保护。

　　4)广播和广集

　　主设备同时向多个从设备传输数据的操作模式称为广播。广集操作和广播操作正好相反，它将从多个从设备的数据在总线上完成 AND 或 OR 操作，常用于检测多个中断源。

　　所谓定时，是指事件出现在总线上的时间关系。总线常用的定时协议有同步定时方式和异步定时方式

　　1. 同步定时方式

　　同步定时方式要求所有的模块由统一的始终脉冲进行操作的控制，各模块的所有动作均在时钟周期的开始产生，并且多数动作在一个时钟周期内完成。

　　2. 异步定时方式

　　异步定时方式是一种应答方式或者互锁机制的定时方式。对于异步操作，操作的发生由主设备或从设备的的特定信号来确定。总线上一个事件的发生取决于前一个事件的发生，双方互相提供联络信号。


本文关键字: 2020考研计算机

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