计算机系统总线的组成及其特点.docx

计算机系统总线的组成及其特点总线系统 · 计算机系统总线的类型；· 信息的传送方式；· 接口的基本功能及分类；· 总线的控制和通信基本概念:1． 总线 　总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。借助于总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础上进行工作。2． 总线特性 　总线特性包括：物理特性：描述总线的物理连接方式（电缆式、主板式、背板式）；　功能特性：描述总线中每一根线的功能；　电气特性：定义每一根线上信号的传递方向、传递方式（单端方式或差分方式　等），以及有效电平范围；　时间特性：定义了总线上各信号的时序关系。3． 总线标准化 　为了使不同厂家生产的相同功能部件可以互换使用，就需要进行系统总线的标准化工作，总线的标准化有利于系统的可扩展性。标准化工作一般由国际标准化组织负责进行定义或推荐，从总线特性上进行规范，标准化总线种类繁多，例：ISA总线、PCI总线、Futurebus+总线等。4. 总线带宽 　总线带宽是衡量总线性能的重要指标，定义了总线本身所能达到的最高传输速率（但实际带宽会受到限制），单位： 兆字节每秒（MB/s）。5．接口 　 接口是连接两个部件的逻辑电路，适配器就是一种典型的接口。计算机接口的主要功能是：实现高速CPU与低速外设之间工作速度上的匹配和同步，并完成计算机与和外设之间的所有数据传送和控制。　 接口的作用可归纳为：　（1） 实现数据缓冲，使主机与外设在工作速度上达到匹配；　（2） 实现数据格式的转换；　（3） 提供外设和接口的状态；　（4） 实现主机与外设之间的通讯联络控制。6．设置接口的必要性 　由于I/O设备在结构和工作原理上与主机有很大的差异，主要为：　（1） 传送速度的匹配问题；　（2） 时序的配合问题；　（3） 信息表示格式上的一致性问题；　（4） 信息类型及信号电平匹配问题。　为了协调这些差异，需加入接口电路，接口在这里起一个转换器的作用。7．接口的典型功能 　接口通常具有：控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断功能。8．设备编址方法 　统一编址： 将I/O设备与内存统一编址，占有同一个地址空间。　 以地址区分访问外设或存储器，不需专门的I/O指令。但占有了一部分内存空间。　单独编址： 将I/O设备与内存单独变址，分别占有两个不同的地址空间。　 由执行不同的指令区分访问内存或外设，所以需I/O指令。9．并行传送 　并行传送每传送一位数据需要一条传输线，一般采用电位传送方式进行数据传送。当采用并行传送方式时，主机与接口、接口与外设之间，都是以一个字或一个字节的各位同时进行处理的方式完成信息传递工作的，即每次传送一个字或一个字节的全部代码。 10．串行传送 　串行传送即使用一条传输线，采用脉冲传送方式进行数据传送。串行接口中必须设置具有移位功能的数据缓冲寄存器，以实现数据格式的串-并转换。当采用串行传送方式时，接口与I/O设备之间通过一根数据传输线按位依次传送数据，而接口主机之间仍按照并行的方式实行数据传递。　串行传送的主要优点是只需要一条传输线，这对长距离传输降低成本尤为重要。缺点就是传送速度慢。11．分时传送　　分时传送即指总线复用或是共享总线的部件分时使用总线。12. 波特率　波特是信号传输速度的单位，波特率等于每秒内线路状态的改变次数。标准波特率有：1200、2400、4800、9600、19200等，1200波特率即指信号能在1秒钟内改变1200次值。　二进制系统中，信息的最小单位是比特，仅当每个信号元素代表一比特信息时，波特率才等于比特率。13．总线仲裁　当多个主设备同时争用总线控制权时，由总线仲裁部件以优先权或公平策略进行仲裁，授权于其中的一个主设备总线的控制权。　仲裁方式：（1）集中式仲裁方式：　① 链式查询方式；　② 计数器定时查询方式；　③ 独立请求方式；　（2）分布式仲裁方式。14．总线定时　总线的一次信息传送过程分为五个阶段：请求总线、总线仲裁、寻址目的地址、信息传送、状态返回。为同步主方、从方的操作，必须制定定时协议。　定时方式：（1）同步定时：事件出现在总线上的时刻由总线时钟信号来确定； 　（2）异步定时：采用应答方式进行总线传输控制。15．总线数据传送模式　大多支持四类数传模式：　（1） 读、写操作： 　读操作，即从方到主方的数据传送；　 写操作，即主方到从方的数据传送；　（2） 块传送操作： 　即猝发式传送，只需给出块的起始地址，然后对固定长度的数据　 一个接一个地读出或写入；　（3）写后读、读修改写操作：只给出一次地址，连续进行操作。前者用于校验；后者用于多道　 程序系统中对共享存储资源的保护；　（4）广播、广集操作：　　　广播，即一个主方对多个从方进行写操作；　 广集，