匯流排猝發傳輸方式 計算機組成原理學習筆記 六 匯流排

2021-10-18 08:10:36 字數 3537 閱讀 6018

匯流排是一組能為多個部件分時共享的公共資訊傳送線路。

①申請分配階段:分配下一週期的匯流排使用權,包括傳輸請求、匯流排仲裁。

②定址階段:取得主模組要訪問的從模組的位址和命令。

③傳輸階段:主模組和從模組進行資料交換,單向或雙向。

④結束階段:資訊從匯流排撤除,讓出匯流排使用權。

主裝置:獲得匯流排控制權的裝置。

從裝置:指被主裝置訪問的裝置,它只能響應從主裝置發來的各種匯流排命令。

所謂同步定時方式,是指系統採用乙個統一的時鐘訊號來協調傳送和接收雙方的傳送定時關係。時鐘產生相等的時間間隔,每個間隔構成乙個匯流排週期。在乙個匯流排週期中,傳送方和接收方可以進行一次資料傳送。適用於匯流排長度較短及匯流排所接部件的訪問時間比較接近的系統。優點∶傳送速度快;匯流排控制邏輯簡單。

缺點∶可靠性較差。

在非同步定時方式中,沒有統一的時鐘,也沒有固定的時間間隔,完全依靠傳送雙方相互制約的握手訊號來實現定時控制。通常,把交換資訊的兩個部件或裝置分為主裝置和從裝置,主裝置提出交換資訊的"請求"訊號,經介面傳送到從裝置;從裝置接到主裝置的請求後,通過介面向主裝置發出"回答"訊號。

優點∶匯流排週期長度可變,能保證兩個工作速度相差很大的部件或裝置之間可靠地進行資訊交換,自動適應時間的配合。

缺點∶比同步控制方式稍複雜一些,速度比同步定時方式慢。

匯流排最主要的效能指標:匯流排頻寬=匯流排寬度*匯流排工作頻率

反正從來沒記住過。

為解決多個主裝置同時競爭匯流排控制權的問題,應當採用匯流排仲裁部件,以某種方式選擇乙個主裝置優先獲得匯流排控制權。只有獲得了匯流排控制權的裝置,才能開始傳送資料。

將所有的匯流排請求集中起來,根據裁決演算法進行裁決。

在鏈式查詢中,部件離匯流排控制器越近,其優先順序越高;部件離匯流排控制器越遠,其優先順序越低。優點∶鏈式查詢方式優先順序固定,結構簡單,擴充容易。缺點∶對硬體電路的故障敏感,且優先順序不能改變

原理:當匯流排控制器收到匯流排請求訊號並判斷匯流排空閒時,計數器開始計數,計數值通過裝置位址線發向各個部件。當位址線上的計數值與請求使用匯流排裝置的位址一致時,該裝置獲得匯流排控制權,同時中止計數器的計數及查詢。優點優先次序可以固定也可以改變;這種方式對電路的故障沒有鏈式查詢方式敏感。缺點∶增加了控制線數,控制也比相對鏈式查詢要複雜。

原理:每個裝置均有一對匯流排請求線 br,和匯流排允許線 bg。當匯流排上的部件需要使用匯流排時,經各自的匯流排請求線傳送匯流排請求訊號,在匯流排控制器中排隊,當匯流排控制器按一定的優先次序決定批准某個部件的請求時,給該部件傳送匯流排響應訊號,該部件接到此訊號後就獲得了匯流排使用權,開始傳送資料。優點∶響應速度快,對優先次序的控制相當靈活。缺點∶控制線數量多,匯流排控制邏輯更複雜。

分布仲裁方式不需要**仲裁器,每個潛在的主模組都有自己的仲裁號(有優先順序)和仲裁器。當它們有匯流排請求時,就會把它們各自唯一的仲裁號傳送到共享的仲裁匯流排上,每個仲裁器將從仲裁匯流排上得到的仲裁號與自己的仲裁號進行比較。若仲裁匯流排上的仲裁號優先順序高,則它的匯流排請求不予響應,並撤銷它的仲裁號。最後,獲勝者的仲裁號保留在仲裁匯流排上。

單匯流排結構將 cpu、主存、i/o 裝置(通過i/o介面)都掛在一組匯流排上,允許i/o 裝置之間、i/o裝置與主存之間直接交換資訊,如圖6.1 所示。cpu 與主存、cpu與外設之間可直接進行資訊交換,而無須經過中間裝置的干預。

注意,單匯流排並不是指只有一根訊號線,系統匯流排按傳送資訊的不同可細分為位址匯流排、資料匯流排和控制匯流排。

優點∶結構簡單,成本低,易於接入新的裝置。

缺點∶頻寬低、負載重,多個部件只能爭用唯一的匯流排,且不支援併發傳送操作。

雙匯流排結構有兩條匯流排∶一條是主存匯流排,用於在 cpu、主存和通道之間傳送資料;另一條是 i/o 匯流排,用於在多個外部裝置與通道之間傳送資料,如圖所示。

優點∶將低速 i/o 裝置從單匯流排上分離出來,實現了儲存器匯流排和i/o 匯流排分離。

缺點∶需要增加通道等硬體裝置。

優點∶提高了i/o裝置的效能,使其更快地響應命令,提高系統吞吐量。

缺點∶系統工作效率較低。

傳送位址10ns,傳送128位資料40ns,共需 50ns。

2.一次匯流排事務中,主裝置只需給出乙個首位址,從裝置就能從首位址開始的若干連續單元讀出或寫入多個資料。這種匯流排事務方式稱為( 突發傳輸)。

3.單週期處理器是指所有指令的指令週期為乙個時鐘週期:

不可以採用單匯流排結構,單匯流排結構不支援並行。

在指令執行過程中控制訊號不變。

每條指令的cpi為1。

由於要考慮執行慢的指令,所以處理器時鐘頻率較低才能保證每條指令cpi為1。

4.匯流排復用方式:

不同訊號在同一訊號線上分時傳輸的方式稱為(匯流排復用方式)。

分離事務通訊是匯流排復用的一種,相比單一的傳輸線路可以提高匯流排的利用率。

5.提高匯流排資料傳輸率的是:增加匯流排寬度、提高匯流排工作頻率、支援突發傳輸。6.匯流排忙的建立者是:獲得匯流排控制權的裝置。

7.在計數器定時查詢方式下,匯流排裝置的優先順序可變。

數值從"0"開始,則離匯流排控制器最近的裝置具有最高的優先順序。若計數值從上一次的中止點開始,則各個裝置使用匯流排的機會均等。

8.非同步匯流排:

在非同步方式下,沒有公用的時鐘,完全依靠傳送雙方相互制約的"握手"訊號來實現定時控制。傳送操作是由雙方按需求分配時間的。不採用時鐘訊號,只採用握手訊號。

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