第8章系統(tǒng)總線(編輯修改稿)
2024-08-16 12:32 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 28 三態(tài)緩沖門是靠“ 允許 /禁止 ” 輸入端上加入邏輯 “ 1”或邏輯 “ 0”來禁止其操作的 ， 禁止時(shí) ， 輸出阻抗呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài) 。用三態(tài)門可以設(shè)計(jì)單向總線或雙向總線 。如圖所示 。 （ 總線的驅(qū)動(dòng)器也可以由常用的邏輯門 ， 包括非門 、 與非門 、 與或非門來設(shè)計(jì) ） 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 29 由于存在多個(gè)設(shè)備或部件同時(shí)申請(qǐng)對(duì)總線的使用權(quán)，為保證在同一時(shí)內(nèi)只能有一個(gè)設(shè)備獲得總線使用權(quán)，需要設(shè)置總線判優(yōu)控制機(jī)構(gòu)。總線判優(yōu)控制機(jī)構(gòu)按照申請(qǐng)者的優(yōu)先權(quán)選擇設(shè)備。只有獲得了總線使用權(quán)的設(shè)備或部件，才能開始數(shù)據(jù)傳送。 根據(jù)總線控制部件的位置，控制方式可以分為集中式控制和分布式控制兩種。總線控制邏輯基本集中在一處的（如集中于 CPU中），稱為集中式總線控制；而總線控制邏輯分散在總線各部件的，稱為分散式總線控制。集中式控制是單總線、雙總線和三總線結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)主要采用的方式，也是本章內(nèi)容的一個(gè)重點(diǎn)。集中式總線的控制方式主要有以下 3種：鏈?zhǔn)讲樵兎绞健⒂?jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式和獨(dú)立請(qǐng)求總線控制方式。 總線控制 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 30 這種總線控制部件在單總線和三總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中常常是 CPU的一部分 ， 而在雙總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中 ， 它在 I/O總線中 ， 是通道的一部分 。 ⒈ 鏈?zhǔn)讲樵兎绞? 鏈?zhǔn)讲樵兎绞降碾娐穲D如下圖所示。 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 31 在這種電路中，除一般數(shù)據(jù)總線 D和地址總線A外，在控制總線中有三根線用于總線的控制，它們分別是總線忙（ BS）線、總線請(qǐng)求（ BR）線和總線同意（ BG）線。 BS：總線忙 /閑狀態(tài)線，當(dāng)其有效時(shí)，表示總線正被某外設(shè)使用。 BR：總線請(qǐng)求線，當(dāng)其有效時(shí)，表示至少有一個(gè)外部設(shè)備要求使用總線。 BG：總線同意，當(dāng)其有效時(shí)，表示總線控制部件響應(yīng)總線請(qǐng)求（ BR）。 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 32 鏈?zhǔn)讲樵兎绞降膬?yōu)點(diǎn)是：只用很少幾根線就能按一定的優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線控制，并且這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)很容易擴(kuò)充設(shè)備。其缺點(diǎn)是對(duì)詢問鏈的電路故障很敏感，如果第 i個(gè)設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電路有故障，那么，第 i個(gè)設(shè)備以后的設(shè)備都不能進(jìn)行工作。另外，查詢鏈的優(yōu)先級(jí)是固定的，如果優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備出現(xiàn)頻繁的請(qǐng)求，優(yōu)先級(jí)較低的設(shè)備就可能長(zhǎng)期不能使用總線。 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 33 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢總線控制方式的電路圖如下。 ⒉ 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式 這種總線控制方式的工作原理是：總線上任一設(shè)備要求使用總線時(shí)，通過 “ 總線請(qǐng)求 ” （ BR）線發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)，總線控制器接到請(qǐng)求信號(hào)后，在 “ 總線忙 ” （ BS）為復(fù)位的情況下，讓計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)至各設(shè)備。每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè) 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 34 設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請(qǐng)求總線的設(shè)備地址一致時(shí)，該設(shè)備把 “ 總線忙 ” （ BS）置位，獲得了總線控制權(quán)。此時(shí)，終止計(jì)數(shù)查詢。 這種總線控制方式的優(yōu)點(diǎn)是：由于查詢可以被程序控制（計(jì)數(shù)器的初值可由程序設(shè)定），所以優(yōu)先次序可以方便地改變。另外，這種查詢方式不會(huì)出現(xiàn)像鏈?zhǔn)讲樵兡菢赢?dāng)某個(gè)設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電路出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)影響其他設(shè)備使用總線。這種總線控制方式的缺點(diǎn)是：要有一組設(shè)備地址線，從而增加了控制線的數(shù)量，而且控制也較為復(fù)雜。 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 35 獨(dú)立請(qǐng)求總線控制方式的電路圖如下圖所示。 ⒊ 獨(dú)立請(qǐng)求總線控制方式 在這種總線控制方式中，每一個(gè)共享總線的設(shè)備均有一對(duì) “ 總線請(qǐng)求 ” （ BR）和 “ 總線同意 ” （ BG）線。當(dāng)設(shè)備要求使用總線時(shí)，便發(fā)出 “ 總線請(qǐng)求 ” 信號(hào)，總線控制部件中一般有一個(gè)排隊(duì)電路，根據(jù)一定的優(yōu)先次序決定首先響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備的請(qǐng)求，當(dāng)請(qǐng)求的設(shè)備排上隊(duì)，便收到 “ 總線同意 ” （ BG）信號(hào)，從而可以使用總線。 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 36 ⒈ 同步通信 總線上的部件通過總線進(jìn)行信息傳送時(shí)，用一個(gè)公共的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，這種方式稱為同步通信。這個(gè)公共的時(shí)鐘信號(hào)可以由總線控制部件發(fā)送到每一個(gè)部件或設(shè)備，也可以每個(gè)部件有自己的時(shí)鐘發(fā)生器，但是，它們都必須由 CPU發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步。 同步通信的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的傳輸速率，數(shù)據(jù)傳輸速度快，總線控制邏輯也比較簡(jiǎn)單；同步通信適用于總線長(zhǎng)度較短、各部件存取時(shí)間比較接近的情況。因此帶來的缺點(diǎn)是假如總線長(zhǎng)度長(zhǎng)了，勢(shì)必降低數(shù)據(jù)的傳輸速率。由于總線長(zhǎng)度較短，不能及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的有效性檢驗(yàn)。 總線通信 2022年 8月 17日星期三 計(jì)算機(jī)組成原理 37 利用數(shù)據(jù)發(fā)送部件和數(shù)據(jù)接收部件之間的相互 “ 握手 ”信號(hào)來實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)傳送的方式稱為異步通信。 在異步通信方式下，允許總線上的各部件有各自的時(shí)鐘，部件之間的通信不依靠公共的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而是利用應(yīng)答方式的 “ 握手 ” 信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。發(fā)送部件將數(shù)據(jù)放到總線上后，經(jīng)過一定的時(shí)間延遲后，便在控制線上發(fā)出 “ 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 ” 信號(hào)，而接收部件則應(yīng)發(fā) “ 數(shù)據(jù)接收 ” 信號(hào)來響應(yīng)，把此信號(hào)送到源部件上，并接收數(shù)據(jù)。發(fā)送部件接收到響應(yīng)信號(hào)后，去除原數(shù)據(jù)，本次傳送結(jié)束。 異步通信方式的優(yōu)點(diǎn)是，便于實(shí)現(xiàn)不同傳輸速率部件之間的數(shù)據(jù)
法律信息相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1