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安全验证

时间：2023-11-21 13:48:46 下载该word文档

总线系统总线的概念：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。一个单处理器系统中的总线，大致分三类：（1）内部总线CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线（2）系统总线CPU同计算机系统的其他高速功能部件如存储器（3）I/O总线中、低速I/O设备之间互相连接的总线总线带宽：衡量总线性能的重要指标，定义为总线本身所能达到的最高传输速率，单位是兆字节每秒（MB/S）。根据连接方式不同，单机系统中采用的总线结构有两种基本类型：1、单总线结构2、多总线结构单总线结构特点：所有的高速设备和低速设备都挂在同一个总线上，且总线只能分时工作，即某一时间只能允许一对设备之间传送数据，这使信息传送的效率和吞吐量受到极大限制。多总线结构特点：高速、中速、低速设备连接到不同的总线上同时进行工作，以提高总线的效率和吞吐量，而且处理器结构的变化不影响高速总线。总线的内部组成：①数据传送总线（由地址线、数据线、控制线组成）②仲裁总线（包括总线请求和总线授权）③中断和同步总线（用于处理带优先级的中断操作，如中断请求线、中断认可线）④公用线（包括时钟信号线、电源线、地线等）总线的传送方式：（1）串行传送（特点：信息以串行方式传送，只有一条传输线，且采用脉冲传送。按顺序每次传送一位，以第一个脉冲信号表示数码的最低有效位，以最后一个脉冲信号表示数码的最高有效位。注意：串行传送时低位在前，高位在后。优点：只需要一条传输线，成本比较低廉，对长距离传输特别重要;串行传送的主要缺点：传输速率低。）（2）并行传送（特点：每个数据位都需要单独一条传输线，采用电位传送。最上面的线代表最高有效位，最下面的线代表最低有效位。由于所有的位同时被传送，所以并行数据传送比串行数据传送快得多；缺点：不适合远程传输。出于速度和效率上的考虑，在系统总线上传送信息必须采用并行传送方式。）（3）分时传送（特点：一是采用总线复用方式，即同一套设备在不同时间传送不同信息。另一种概念是分时使用总线，即不同设备在不同时间传送同一类信息）总线的接口接口的作用：消除互连双方之间的差异，使双方能够正常传送数据。互连双方之间可能存在的主要差异包括信号差异、数据格式差异、传输速度的差异。总线的功能。除了起到消除差异的作用之外，接口还要协助控制方对被控方实施控制，同时为被控方向控制方传递状态反馈信息。归纳起来，典型的接口通常具有如下功能：⑴控制：协助控制方对被控方实施控制。⑵状态：为被控方向控制方传递状态反馈信息。⑶转换：进行信号转换、数据格式转换等。起到转换器的作用。⑷缓冲：协调双方在数据传输速度上的差异。起到缓冲器的作用。⑸中断控制：当CPU与其它功能部件之间采用中断方式传送数据时，接口还要具备中断请求、响应、屏蔽等功能。一个适配器必须有两个接口：一是和系统总线的接口，二是和功能部件的接口。总线仲裁的意义：为了解决多个主设备同时竞争总线控制权的问题。仲裁的策略：一般采用优先级或公平策略进行仲裁。如：在多处理系统中对各CPU模块的总线请求采用公平原则来处理，而对I/O模块的总线请求采用优先级策略。总线仲裁方式有集中式仲裁和分散式仲裁两类。集中式仲裁的实现方式有链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求方式。链式查询方式主要特点：总线授权信号BG串行地从一个I/O接口传送到下一个I/O接口。链式查询方式优点：仲裁总线简单；容易扩充设备。缺点：响应速度慢；对查询链的电路故障敏感；优先级固定。计数器定时查询方式计数器定时查询方式优点：可以灵活改变优先级。缺点：响应速度慢；仲裁总线较复杂；设备扩充能力受限。独立请求方式特点：每一个共享总线的设备均有一对总线请求线BRi和总线授权线BGi。优点：响应速度快；对优先级的控制很灵活。缺点：受BR和BG端数的限制，不易扩充设备。总线的定时：是指事件出现在总线上的时序关系。意义：为了同步主、从双方的操作，必须制定定时协议。总线的一次信息传送过程：大致可分为如下五个阶段：请求总线，总线仲裁，寻址（目的地址）信息传送，状态返回（或错误报告）同步定时特点在同步定时协议中，事件出现在总线上的时刻由公共的总线时钟信号来确定。每个事件都被控制在总线时钟信号的上升沿或下降沿出现。异步定时特点：异步定时没有统一的定时时钟，总线上的事件何时发生，何时结束，都没有固定的时间限制。在异步定时协议中，以总线上各事件的发生顺序为基础，规定：只有前一事件在总线上出现了后一事件才能出现。前后事件之间的这种时间上的制约机制，称为互锁机制。第五章中央处理器CPU的四项基本功能：⑴指令控制：即程序的执行顺序控制。⑵操作控制：产生每条指令所需的操作信号，用以控制相应部件按指令的要求进行操作。
⑶时间控制：对各种操作实施时间上的定时。时间控制有两方面的含义：一是控制各种操作的先后次序；二是控制各种操作的起、止时间。计算机的各种操作都必须在严格的时间控制之下进行。⑷数据加工：对数据进行各类运算处理。CPU的基本组成部件及其功能现在的CPU中，除运算器和控制器两大部件外，通常还集成有浮点运算协处理器和L1cache。连接CPU内各部件的数据通路（即内部总线）也是CPU必不可少的重要组成部分。控制器：由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、时序产生器和操作控制器组成。其主要功能有：⑴根据PC提供的地址，从主存中取出一条指令，并自动形成下一条指令的地址（PC自动增量）。⑵对取出的指令进行译码，并产生指令执行所需的操作控制信号，指挥有关部件做相应的操作。⑶根据所产生的操作控制信号，控制CPU、内存和I/O设备之间的数据流动方向（即建立数据通路）。运算器：由算术逻辑单元（ALU）、通用寄存器、数据缓冲寄存器DR和状态条件寄存器PSW组成其主要功能有：执行所有的算术运算；执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试。指令周期：CPU取出并执行一条指令的时间。由于指令功能的复杂程度不同，指令周期的长度不尽相同。