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課程筆記導(dǎo)覽

附錄：英語解釋

第三章 總線

3.1 總線的基本概念

使用總線的原因：

總線的定義

總線上信息的傳送

總線結(jié)構(gòu)舉例

單總線結(jié)構(gòu)

面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)

以存儲器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)框圖

3.2 總線的分類

3.3 總線性能及性能指標(biāo)

總線物理實現(xiàn)

總線特性

總線的性能指標(biāo)

總線的標(biāo)準(zhǔn)

3.4 總線結(jié)構(gòu)

單總線結(jié)構(gòu)

多總線結(jié)構(gòu)

總線結(jié)構(gòu)舉例

3.5 總線控制

總線判優(yōu)控制

總線判優(yōu)控制分類：

鏈?zhǔn)讲樵儗崿F(xiàn)過程：

計數(shù)器定時查詢

獨(dú)立請求方式

總線通信控制

總線傳輸周期

總線通信的四種方式

課程筆記導(dǎo)覽

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(1)：概述

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(2)：發(fā)展

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(3)：總線

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(4)：存儲器

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(5)：I/O

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(6)：數(shù)字

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(7)：指令系統(tǒng)

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(8)：CPU的結(jié)構(gòu)和功能

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(9)：控制單元的功能

計算機(jī)組成原理學(xué)習(xí)筆記(10)：控制單元的設(shè)計

附錄：英語解釋

CPU——Central Processing Unit，中央處理機(jī)(器)

PC——Program Counter，程序計數(shù)器，存放當(dāng)前欲執(zhí)行指令的地址，并可自動計數(shù)形成下一條指令地址的計數(shù)器

IR——Instruction Register，指令寄存器，存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令的寄存器

CU——Control Unit，控制單元(部件)，控制器中產(chǎn)生微操作命令序列的部件，為控制器的核心部件

ALU——Arithmetic Logic Unit，算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，運(yùn)算器中完成算術(shù)邏輯運(yùn)算的邏輯部件

ACC——Accumulator，累加器，運(yùn)算器中運(yùn)算前存放操作數(shù)、運(yùn)算后存放運(yùn)算結(jié)果的寄存器

MQ——Multiplier-Quotient Register，乘商寄存器，乘法運(yùn)算時存放乘數(shù)、除法時存放商的寄存器

X——此字母沒有專指的縮寫含義，可以用作任一部件名，在此表示操作數(shù)寄存器，即運(yùn)算器中工作寄存器之一，用來存放操作數(shù)

MAR——Memory Address Register，存儲器地址寄存器，內(nèi)存中用來存放欲訪問存儲單元地址的寄存器

MDR——Memory Data Register，存儲器數(shù)據(jù)緩沖寄存器，主存中用來存放從某單元讀出、或?qū)懭肽炒鎯卧獢?shù)據(jù)的寄存器

I/O——Input/Output equipment，輸入/輸出設(shè)備，為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的總稱，用于計算機(jī)內(nèi)部和外界信息的轉(zhuǎn)換與傳送

MIPS——Million Instruction Per Second，每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)，為計算機(jī)運(yùn)算速度指標(biāo)的一種計量單位

第三章 總線

3.1 總線的基本概念

使用總線的原因：

避免不必要的部件兩兩鏈接

使得可擴(kuò)展外設(shè)成為可能，新增外設(shè)不需要重新布線鏈接到所有原有部件

總線的定義

總線是連接各個部件的信息傳輸線，是各個部件共享的傳輸介質(zhì)

總線上信息的傳送

串行：傳輸距離比較遠(yuǎn)，機(jī)器之間

并行：多位數(shù)據(jù)共同傳輸，傳輸距離比較短會存在相互干擾，計算機(jī)內(nèi)部

總線結(jié)構(gòu)舉例

單總線結(jié)構(gòu)

單總線成為瓶頸，因為統(tǒng)一時間只能有一個設(shè)備在使用總線

面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)

因為數(shù)據(jù)存儲和讀取所以改進(jìn)出M總線

限制外部設(shè)備和貯存之間的通信會很麻煩

以存儲器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)框圖

3.2 總線的分類

3.3 總線性能及性能指標(biāo)

總線物理實現(xiàn)

總線特性

機(jī)械特性：尺寸、形狀、管腳數(shù)及排列順序

電氣特性：傳輸方向和有效的電平范圍

功能特性：每根傳輸線的功能(地址、數(shù)據(jù)、控制)

時間特性

總線的性能指標(biāo)

總線寬度：數(shù)據(jù)線的根數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)傳輸率：每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)(MBps)

時鐘同步/異步：同步、不同步

總線復(fù)用：地址線與數(shù)據(jù)線復(fù)用

信號線數(shù)：地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的總和

總線控制方式：突發(fā)、自動、仲裁、邏輯、計數(shù)

其他指標(biāo)：負(fù)載能力

總線的標(biāo)準(zhǔn)

3.4 總線結(jié)構(gòu)

單總線結(jié)構(gòu)

多總線結(jié)構(gòu)

雙總線結(jié)構(gòu)

三總線結(jié)構(gòu)

四總線結(jié)構(gòu)

總線結(jié)構(gòu)舉例

3.5 總線控制

總線判優(yōu)控制

主設(shè)備(模塊)：對總線有控制權(quán)

·從設(shè)備(模塊)：響應(yīng)從主設(shè)備發(fā)來的總線命令

總線判優(yōu)控制分類：

集中式

鏈?zhǔn)讲樵?/p>

計數(shù)器定時查詢

獨(dú)立請求方式

分布式

鏈?zhǔn)讲樵儗崿F(xiàn)過程：

實現(xiàn)過程

接口從總線發(fā)出請求信號，此時總線控制部件接收到請求但是不知道具體是哪個I/O發(fā)出的請求，總線同意線進(jìn)行鏈?zhǔn)讲樵?#xff0c;直到查找到第一個有總線請求的I/O接口，然后設(shè)置總線忙，之后設(shè)備就可以使用總線了

示意圖

評價

電路故障特別敏感尤其是BG，速度比較慢

結(jié)構(gòu)簡單好設(shè)計，增加設(shè)備很容易，優(yōu)先級算法很容易，可靠性設(shè)計很容易實現(xiàn)

使用場景

微型計算機(jī)和嵌入式系統(tǒng)

計數(shù)器定時查詢

實現(xiàn)過程

總線控制部件接收到通過BR發(fā)出的請求后，在可以應(yīng)答的情況下，啟動計數(shù)器，對計數(shù)器等于0對應(yīng)的地址進(jìn)行查詢，如果不是它發(fā)出的就自動加1，并進(jìn)行下一個地址的查詢，直到查找到發(fā)出信號的設(shè)備

示意圖

評價

優(yōu)先級確定很靈活，計數(shù)器的初值可以設(shè)置順序可以調(diào)整

因為設(shè)備地址線是根據(jù)設(shè)備數(shù)決定的如果有八個設(shè)備就需要三條設(shè)備地址線，才能通過計數(shù)器完成相應(yīng)的查找映射

獨(dú)立請求方式

實現(xiàn)過程

多個設(shè)備發(fā)出請求信號，根據(jù)排隊器進(jìn)行排隊，選取優(yōu)先級最高的進(jìn)行應(yīng)答

示意圖

評價

優(yōu)先級非常靈活

線數(shù)比較多

總線通信控制

目的：解決通信雙方協(xié)調(diào)配合問題

總線傳輸周期

申請分配階段：主模塊申請，總線仲裁決定

尋址階段：主模塊向從模塊給出地址和命令

傳數(shù)階段：主模塊和從模塊交換數(shù)據(jù)

結(jié)束階段：主模塊撤消有關(guān)信息

總線通信的四種方式

同步通信：由統(tǒng)一時標(biāo)控制數(shù)據(jù)傳送

異步通信：采用應(yīng)答方式，沒有公共時鐘標(biāo)準(zhǔn)

半同步通信：同步、異步結(jié)合

分離式通信：充分挖掘系統(tǒng)總線每個瞬間的潛力

同步通信

每一個時鐘周期的沿作為一個操作的時間節(jié)點

應(yīng)用場景總線長度比較短

同步數(shù)據(jù)輸入

同步數(shù)據(jù)輸出

異步通信

通過請求和回答進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)

半同步通信

增加了等待信號為了適應(yīng)不同響應(yīng)速度的主從設(shè)備

上述三種通信的共同點：

在一個總線傳輸周期(以輸入數(shù)據(jù)為例)

主模塊發(fā)地址、命令占用總線

從模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)不占用總線(總線空閑)

從模塊向主模塊發(fā)數(shù)據(jù)占用總線

分離式通信

分離出兩個部分周期 兩次申請，一次準(zhǔn)備數(shù)據(jù)或者相應(yīng)的時間就會被空出來可以做其他的事情

特點

各模塊有權(quán)申請占用總線

采用同步方式通信，不等對方回答

各模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)時，不占用總線

總線被占用時，無空閑

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的评价微型计算机总线的性能指标,计算机组成原理学习笔记（3）：总线的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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