第8章系統(tǒng)總線-文庫吧資料
2025-07-26 12:32本頁面
【正文】 星期三 計算機(jī)組成原理 38 上圖示出了某計算機(jī)系統(tǒng)的 4條控制線：總線請求線、總線同意線、設(shè)備回答線和總線忙線的控制信號 BRi、BGi、 SACK和 BSi時序，現(xiàn)在來分析它是屬于哪種控制方式的時序圖，并分析其控制過程。 異步通信方式的優(yōu)點是，便于實現(xiàn)不同傳輸速率部件之間的數(shù)據(jù)傳送，而且對總線長度也沒有嚴(yán)格的要求，還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效性檢驗。發(fā)送部件將數(shù)據(jù)放到總線上后，經(jīng)過一定的時間延遲后，便在控制線上發(fā)出 “ 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 ” 信號，而接收部件則應(yīng)發(fā) “ 數(shù)據(jù)接收 ” 信號來響應(yīng)，把此信號送到源部件上，并接收數(shù)據(jù)。 總線通信 2022年 8月 17日星期三 計算機(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 ”信號來實現(xiàn)總線數(shù)據(jù)傳送的方式稱為異步通信。因此帶來的缺點是假如總線長度長了，勢必降低數(shù)據(jù)的傳輸速率。這個公共的時鐘信號可以由總線控制部件發(fā)送到每一個部件或設(shè)備，也可以每個部件有自己的時鐘發(fā)生器，但是，它們都必須由 CPU發(fā)出的時鐘信號進(jìn)行同步。當(dāng)設(shè)備要求使用總線時，便發(fā)出 “ 總線請求 ” 信號，總線控制部件中一般有一個排隊電路，根據(jù)一定的優(yōu)先次序決定首先響應(yīng)哪個設(shè)備的請求，當(dāng)請求的設(shè)備排上隊，便收到 “ 總線同意 ” （ BG）信號，從而可以使用總線。 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 35 獨立請求總線控制方式的電路圖如下圖所示。另外，這種查詢方式不會出現(xiàn)像鏈?zhǔn)讲樵兡菢赢?dāng)某個設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電路出現(xiàn)故障時，會影響其他設(shè)備使用總線。此時，終止計數(shù)查詢。 ⒉ 計數(shù)器定時查詢方式 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，通過 “ 總線請求 ” （ BR）線發(fā)出總線請求信號，總線控制器接到請求信號后，在 “ 總線忙 ” （ BS）為復(fù)位的情況下，讓計數(shù)器開始計數(shù)，計數(shù)值通過一組地址線發(fā)至各設(shè)備。另外，查詢鏈的優(yōu)先級是固定的，如果優(yōu)先級高的設(shè)備出現(xiàn)頻繁的請求，優(yōu)先級較低的設(shè)備就可能長期不能使用總線。 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 32 鏈?zhǔn)讲樵兎绞降膬?yōu)點是：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。 BR：總線請求線，當(dāng)其有效時，表示至少有一個外部設(shè)備要求使用總線。 2022年 8月 17日星期三 計算機(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、總線請求（ BR）線和總線同意（ BG）線。 總線控制 2022年 8月 17日星期三 計算機(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)的計算機(jī)系統(tǒng)中 ， 它在 I/O總線中 ， 是通道的一部分 。集中式控制是單總線、雙總線和三總線結(jié)構(gòu)計算機(jī)主要采用的方式，也是本章內(nèi)容的一個重點。 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。總線判優(yōu)控制機(jī)構(gòu)按照申請者的優(yōu)先權(quán)選擇設(shè)備。如圖所示 。 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 27 各種三態(tài)門的邏輯符號和真值表 2022年 8月 17日星期三 計算機(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 ， 輸出阻抗呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài) 。有 MOS型的三態(tài)門和雙極型的三態(tài)門兩種。集極開路輸出電路的速度較低，通常使用在 I/O總線上。 在總線的傳輸線上至少連接兩個源部件，而對集成電路來說，不是任意兩個集成電路的輸出端可以短接在一起的，使用不當(dāng)，會損壞器件。 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 24 總線的組成 總線驅(qū)動和三態(tài)門 總線控制 總線通信 出錯處理 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 25 ⒈ 總線驅(qū)動 總線上可連接多個部件，具有擴(kuò)充的靈活性，總線上能連接多少部件，是受總線的驅(qū)動能力的限制的。這樣，總線中應(yīng)該設(shè)置總線控制線路。 由于總線有兩個或兩個以上的輸出信息的源部件，多個接收信息的目的部件，對于發(fā)送的信息，必須經(jīng)過選擇判優(yōu)，避免多個部件同時發(fā)送信息的矛盾。 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 23 總線的組成 總線是從兩個或兩個以上的源部件傳送信息到一個或多個部件的一組傳輸線，而導(dǎo)線則是僅僅連接一個源部件到一個或多個目的部件的傳輸線。 ⑺其它控制線：如 8088/8086的地址鎖存允許信號（ ALE）等。 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 22 ⑸ 等待線或準(zhǔn)備就緒線：用于 CPU與慢速的存儲器和 I/O設(shè)備同步?？偩€控制線一般包括總線請求線和總線響應(yīng)線。 ⑵ 中斷信號線：包括可屏蔽中斷輸入線、非屏蔽中斷輸入線和中斷響應(yīng)線等?？刂凭€的數(shù)目取決于計算機(jī)系統(tǒng)的性能。三組總線中，控制總線最為復(fù)雜。 2022年 8月 17日星期三 計算機(jī)組成原理 20 ⒊ 控制總線 控制總線的作用是傳送 CPU的控制信號，控制所要執(zhí)行的操作的種類和順序，以協(xié)調(diào)系統(tǒng)各部件的動作。用 n根地址線編址的存儲空間可達(dá) 2n個單元。因此其作用是傳送地址信號，不僅用來傳送內(nèi)存地址，還用來選擇將要進(jìn)行信息傳輸?shù)脑O(shè)備。 ⑵采用三態(tài)電路。例如，在 CPU和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)線，既可以傳送 CPU到內(nèi)存的數(shù)據(jù)
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