【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 當(dāng)該總線進(jìn)行 32/64位數(shù)據(jù)傳送時(shí)，總線帶寬各是多少？ 解：假設(shè)一個(gè)總線時(shí)鐘周期 T完成一個(gè)數(shù)據(jù)的傳送，時(shí)鐘頻率為 f，數(shù)據(jù)位為 n，總線帶寬用 Dr表示，則 Dr= = 。 假設(shè) f=33MHz=33 106/s， n=32位，根據(jù)定義可得 Dr=4 33 106/s=132MB/s Tn?88fn? 總線設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 例 3：假設(shè)某系統(tǒng)總線在一個(gè)總線周期中并行傳輸 4字節(jié)信息，一個(gè)總線周期占用 2個(gè)時(shí)鐘周期，總線時(shí)鐘頻率為 10MHz，求總線帶寬。 解：因?yàn)橐粋€(gè)總線周期占用 2個(gè)時(shí)鐘周期，完成一個(gè) 32位數(shù)據(jù)的傳送。總線時(shí)鐘頻率f=10MHz，時(shí)鐘周期 T=1/f=，總線周期=2T=。一個(gè)總線周期中并行傳輸 4字節(jié)信息，則總線帶寬是 4247。 =20MB/s。 總線設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 （ 3）總線負(fù)載 總線負(fù)載是指連接在總線上的最大設(shè)備數(shù)量。大多數(shù)總線的負(fù)載能力是有限的。 （ 4）總線復(fù)用 總線分時(shí)復(fù)用是指在不同時(shí)段利用總線上同一個(gè)信號(hào)線傳送不同信號(hào)，例如地址總線和數(shù)據(jù)總線共用一組信號(hào)線。采用這種方式的目的是減少總線數(shù)量，提高總線的利用率。 （ 5）總線猝發(fā)傳輸 猝發(fā)式數(shù)據(jù)傳輸是一種總線傳輸方式，即在一個(gè)總線周期中可以傳輸存儲(chǔ)地址連續(xù)的多個(gè)數(shù)據(jù)。 總線設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 中斷的分類和分級(jí) 引起中斷的各種事件稱為中斷源 。 中斷源向中斷系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求中斷的申請(qǐng) ， 稱為中斷請(qǐng)求 。 同時(shí)可能有多個(gè)中斷請(qǐng)求 ， 這時(shí)中斷系統(tǒng)需要按事先確定的中斷響應(yīng)優(yōu)先次序?qū)?yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求予以響應(yīng) 。 所謂中斷響應(yīng)就是允許其中斷 CPU現(xiàn)行程序的運(yùn)行 ， 轉(zhuǎn)去對(duì)該請(qǐng)求進(jìn)行預(yù)處理 ， 包括保存好斷點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng) ， 調(diào)出有關(guān)處理該中斷的中斷處理程序 ， 準(zhǔn)備運(yùn)行 。 這部分工作在大多數(shù)機(jī)器上都是采用交換新舊程序狀態(tài)字PSW的辦法實(shí)現(xiàn)的 。 當(dāng)然為了某種需要 ， 中斷系統(tǒng)也可以對(duì)中斷請(qǐng)求進(jìn)行屏蔽 ， 使之暫時(shí)得不到響應(yīng) 。 中斷系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 為處理一個(gè)中斷請(qǐng)求 ， 必須調(diào)出相應(yīng)的中斷處理程序 。 如果中斷源比較少時(shí) ， 通過中斷系統(tǒng)硬件就可以比較方便地對(duì)每個(gè)中斷源直接形成相應(yīng)的中斷處理程序入口 ， 進(jìn)入相應(yīng)的中斷處理程序 。 但對(duì)中 、 大型多用途機(jī)器 ， 中斷源一般可多達(dá)數(shù)十至數(shù)百個(gè) 。 如果為每個(gè)中斷源單獨(dú)形成入口 ， 不僅硬件難以實(shí)現(xiàn) ， 代價(jià)也很大 ， 就是在中斷處理上也沒有這種必要 。 因?yàn)椴簧僦袛嘣吹男再|(zhì)比較接近 ， 可以將它們分別歸成幾類 ， 對(duì)每一類給定一個(gè)中斷處理程序入口 ， 再由軟件轉(zhuǎn)入對(duì)相應(yīng)的中斷源進(jìn)行處理 ， 這樣可以大大簡(jiǎn)化中斷處理程序入口形成硬件 。 中斷系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配 中斷系統(tǒng)的功能包括中斷請(qǐng)求的保存和清除 、優(yōu)先級(jí)的確定 、 中斷斷點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)的保存 、 對(duì)中斷請(qǐng)求的分析和處理以及中斷返回等 ， 這些全是由中斷響應(yīng)硬件和中斷處理程序共同完成的 。 因此 ， 中斷系統(tǒng)的軟 、 硬件功能分配實(shí)質(zhì)上就是中斷處理程序軟件和中斷響應(yīng)硬件的功能分配 。 中斷系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 中斷現(xiàn)場(chǎng)包括軟件狀態(tài) (如作業(yè)名稱和級(jí)別 ， 上 、下界值 ， 各種軟件狀態(tài)和標(biāo)志等 )和硬件狀態(tài) (如現(xiàn)行指令地址 ， 條件碼等狀態(tài)信息 ， 各種控制寄存器及通用寄存器內(nèi)容 )。 通常采取把分散于 CPU各部分的硬件狀態(tài)集合成程序狀態(tài)字 ， 然后由中斷響應(yīng)硬件通過將程序狀態(tài)字 (處理器狀態(tài)字 、 換道區(qū) )存到主存指定單元或區(qū)域的方式來完成保存 。 接著 ， 再把新的程序或進(jìn)程的程序狀態(tài)字 (處理器狀態(tài)字 、 換道區(qū) )從主存另一指定單元或區(qū)域把內(nèi)容傳送到有關(guān)寄存器和計(jì)數(shù)器中 ， 建立起運(yùn)行新的程序或進(jìn)程的環(huán)境 。硬件狀態(tài)是全經(jīng)中斷響應(yīng)硬件保存 ， 還是部分經(jīng)它 ，部分經(jīng)中斷處理程序保存 ， 要視具體機(jī)器的規(guī)模和使用場(chǎng)合而作不同的選擇 。 中斷系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 工作原理 把對(duì)外圍設(shè)備的管理工作從 CPU分離出來。 從 IBM 360系列機(jī)開始，普遍采用通道處理機(jī)技術(shù)。 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 處理機(jī)與外部設(shè)備的連接方式 (1) 直接連接 (2) 通道處理機(jī) (3) 輸入輸出處理機(jī) ┅ ┅ ┇ ┇處理機(jī)設(shè)備 設(shè)備 設(shè)備處理機(jī)設(shè)備通道設(shè)備通道設(shè)備設(shè)備 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 字節(jié)多路通道通道總線CP U設(shè) 備控制器??設(shè) 備控制器??設(shè)備 設(shè)備 設(shè)備選擇通道通道總線主存磁盤控制器??磁表面控制器??磁盤 磁盤 磁帶數(shù)組多路通道通道總線內(nèi)部總線 磁盤控制器??磁帶控制器?磁盤 磁盤 磁帶三種類型的通道與 C P U 、設(shè)備控制器和外圍設(shè)備的連接關(guān)系 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 通道的作用和功能 三種基本輸入輸出方式存在的問題： （ 1） CPU的輸入輸出負(fù)擔(dān)很重，不能專心于用戶程序的計(jì)算工作。 低速外部設(shè)備，每傳送每個(gè)字符都由CPU執(zhí)行一段程序來完成。 高速外圍設(shè)備的初始化、前處理和后處理等工作需要 CPU來完成。 （ 2）大型機(jī)中的外圍設(shè)備臺(tái)數(shù)很多，但一般并不同時(shí)工作。讓 DMA控制器能被多臺(tái)設(shè)備共享，提高硬件的利用率。 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 通道的主要功能： 接受 CPU發(fā)來的指令，選擇一臺(tái)指定的外圍設(shè)備與通道相連接。 執(zhí)行 CPU為通道組織的通道程序。 管理外圍設(shè)備的有關(guān)地址。 管理主存緩沖區(qū)的地址。 控制外圍設(shè)備與主存緩沖區(qū)間數(shù)據(jù)交換的個(gè)數(shù)。 指定傳送工作結(jié)束時(shí)要進(jìn)行的操作。 檢查外圍設(shè)備的工作狀態(tài)，是正?；蚬收?。 在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成必要的格式的變換。 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 圖 通道處理機(jī)輸入輸出的主要過程 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 通道完成一次數(shù)據(jù)輸入輸出的過程需三步： (1) 在用戶程序中使用訪管指令進(jìn)入管理程序，由 CPU通過管理程序組織一個(gè)通道程序，并啟動(dòng)通道。 (2) 通道處理機(jī)執(zhí)行通道程序，完成指定的數(shù)據(jù)輸入輸出工作。 (3) 通道程序結(jié)束后第二次調(diào)用管理程序?qū)斎胼敵稣?qǐng)求進(jìn)行處理。 每完成一次輸入輸出工作， CPU只需要兩次調(diào)用管理程序，大大減少了對(duì)用戶程序的打擾。 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院 圖 通道處理機(jī)輸入輸出主要過程的時(shí)間關(guān)系示意圖 通道處理機(jī) 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院