计算机组成原理答案(高教版)3.ppt

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计算机组成原理答案(高教版)3

什么是总线?总线传输有何特点?为了减轻总线负载,总线上的部件应具备什么特点? 解: 总线:是多个部件共享的传输部件。 总线传输的特点:某一时刻只能有一路信息在总线上传输,即分时使用。 为了减轻总线负载,总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通,由三态门的控制端控制什么时刻由哪个寄存器输出。当控制端无效时,寄存器和总线之间呈高阻状态。 讲评: 围绕“为减轻总线负载”的几种说法: 应对设备按速率进行分类,各类设备挂在与自身速率相匹配的总线上; 应采用多总线结构; 总线上只连接计算机的五大部件; 总线上的部件应为低功耗部件。 上述措施都无法从根上(工程上)解决问题,且增加了许多不必要(或不可能)的限制。 总线上的部件应具备机械特性、电器特性、功能特性、时间特性这是不言而喻的。 2. 总线如何分类?什么是系统总线?系统总线又分为几类,它们各有何作用,是单向的,还是双向的,它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系? ①分类:按数据传输方式,可分为并行传输总线和串行传输总线。 按使用范围,可分为计算机总线,控制总线,网络通信总线。 按连接部件,可分为片内总线,系统总线,通信总线。 ②系统总线指CPU,主存,I/O各大部件之间的信息传输线,按系统总线传输信息的不同,分为数据总线,地址总线,控制总线。 数据总线:用来传输各功能部件之间的数据信息,是双向传输总线,其位数与机器字长,存储字长有关,一般为8位,16位或32位。 地址总线:用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址,是单向传输的,其位数与存储单元的个数有关(几次幂的关系) 控制总线:用来发出各种控制信号的,对任意控制线,是单向的;对与机器字长,存储字长,存储单元无关系。 3. 常用的总线结构有几种?不同的总线结构对计算机的性能有什么影响?举例说明。 常用的总线结构有单总线结构,双总线结构,三总线结构,四总线结构。 ① 单总线结构:将CPU,主存,I/O设备都挂在一组总线上,允许I/O之间或I/O与主存之间直接交换信息。因为所有的传送都通过这组共享总线,极易形成计算机系统的瓶颈,不允许两个以上部件在同一时刻向总线传输信息,必然会影响系统工作效率的提高. ② 双总线结构:双总线结构的特点是将速度较低的设备从总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构,见课本图3.5。其中通道是一个具有特殊功能的处理器,CPU将一部分功能下放给通道,使其对I/O设备具有统一管理的功能,系统的吞吐能力可以相当大。如果将不同速率的I/O设进行分类,然后将它们连接在不同的通道上,将成为总线结构。 ③ 三总线结构:图3.6:主存总线用于CPU与主存间的传输;I/O总线供CPU与各类I/O之间传递信息,DMA总线用于高速外设(磁盘,磁带等)与主存之间直接交换信息。图3.7:处理器于高速缓冲存储器Cache之间怎叫一条局部总线,Cache可以通过系统总线与主存传输信息,I/O 与主存之间也不必通过CPU。还有一条扩展总线,可以支持相当多的I/O设备。 ④四总线结构(见图3.8)在三总线基础上,增加一条与计算机系统机密相连的高速总线,这种结构对高速设备而言,其自身的工作可以很少依赖处理器,同时他们又比扩展总线上的设备更贴近处理器。 4. 为什么要设置总线判优控制?常见的集中式总线控制有几种?各有何特点?哪种方式响应时间最快?哪种方式对电路故障最敏感? 解: 总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题; 常见的集中式总线控制有三种: 链式查询方式: 只需1 根总线请求线(BR),1 根总线忙线(BS)和1 根总线同意线(BG)。BG 线像链条一样,串连所有的设备,设备的优先级是固定的,结构简单,容易扩充设备,但对电路故障十分敏感,一旦第i 个设备的接口电路有故障,则第i 个设备以后的设备都不能进行工作。 计数器定时查询方式: 总线请求(BR)和忙(BS)线是各设备共用的,但还需log2N(N为设备数)根设备地址线实现查询。设备的优先级可以不固定,控制比链式查询复杂,电路故障不如链式查询方式敏感。 独立请求方式: 控制线数量多,N 个设备共有N 根总线请求线和N 根总线同意线。总线仲裁线路更复杂,但响应时间快,且设备优先级的次序控制灵活,可以预先固定,也可通过程序来改变优先次序,还可在必要时屏蔽某些设备的请求。 5. 解释下列概念:总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备(或主模块)、总线的从设备(或从模块)、总线的传输周期和总线的通信控制。 解: 总线宽度——总线一次能够同时传输的二进制数据位数; 总线带宽——总线每秒钟能够传送的二进制位数(或字节数); 总线复用——一根信号线上分时传送两种信号;

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