【計算機組成原理】總線


一、總線

1、概念:

總線是構成計算機系統的互連機構,是多個系統功能部件之間進行數據傳送的公共通了 

分類:

1)內部總線:CPU內部連接各寄存器及運算部件之間的總線

2)系統總線:CPU同計算機系統的其他高速功能部件如存儲器  通道等互相連接的總線

3)   I/O總線:中、低速I/O設備之間互相連接的總線

2、總線的標准化

題1:

33MHz 每秒有33*10的六次方個時鍾周期    4B=32b

3、總線的連接方式

1)單總線結構

2)雙總線結構 

 

3)三總線結構

4)、多總線結構

4、總線的內部結構

1)早期

它實際上是處理器芯片引腳的延伸,是處理器與I/O設備適配器的通道,這種簡單的總線一般由50-100條線組成,按功能可分為地址線  數據線和控制線

缺點:

CPU是總線唯一主控者

總線信號是CPU引腳信號的延伸,故總線結構緊密與CPU相關,通用性較差

2)現在

總線概念

5、總線接口

傳輸信息的方式:串行  並行  分時 

1)串行

2)並行傳送

6、接口

接口即I/O設備適配器,具體指CPU和主存,外圍設備之間通過總線進行連接的邏輯部件 

接口部件在它動態連接的兩個部件之間起着轉換器的作用,以便實現彼此之間的信息傳送

B

7、總線的仲裁

只有第一次傳輸有地址+數據 剩下的均只有數據  所以一共有 5個時鍾周期

 

答:1.在取指令時,指令便是在數據線上傳輸的,操作數顯然在數據線上傳輸,中斷類信號用來支撐中斷向量的地址,CPU響應中斷后,將中斷應答信號發回到數據總線上,CPU從數據總線上讀取中斷信號后,查找中斷向量表,找到相應的中斷處理程序入口。

握手信號屬於通信聯絡控制信號,應該在控制總線上。

2、總線帶寬是指單位時間內總線上傳輸數據的位數,通常用每秒鍾傳送信息的字節數來衡量,單位是B/s. 1個總線周期(2個時鍾周期)傳輸了4個字節的信息,時鍾周期=1/10MHZ=0.1us 總線帶寬是4B/(2*0.1us)=4B/(0.2*10的-6次方s)=20MB/s

3、總線頻率為100MHZ,則時鍾周期為10ns,總線位寬和存儲字長都是32位,所以每一個時鍾周期可以傳送一個32位存儲子,猝發式發送可以連續傳送地址連續的數據,所以總的時間為:傳送地址10ns  傳送128位數據40ns 共50ns

答:

21、CPU控制總線提供的控制信號包括時序信號 I/O設備和存儲器的響應信號等。 B

22、同步通信方式中,系統才有一個統一的時鍾信號,而不是由個吸引設備提供,否則無法實現統一。 C

23、A

24、多總線結構用速率搞的總線連接告訴設備,用速率低的總線連接低速設備,一般來說,CPU是計算機的核心,是計算機中速度最快的設備之一。

 

突發傳送方式把多個數據單元作為一個獨立傳輸處理,從而最大化設備的吞吐量,現實中一般用支持突發傳送方式的總線提高存儲器的讀寫效率

各形象通過橋接器相連,后者起流量交換作用。

PCI-Express總線都采用串行數據包傳輸數據  選D

答:1、總線周期為7個時鍾周期,總線頻率為66/7MHz

總線在一個完整的操作周期內傳輸了一個數據塊,所以總線在一個周期內傳輸的數據量為64bit/8*6=46B,所以總線寬度為48B,傳輸速率為48B*66/7MHz=452.6MB/s

不改變數據塊,頻率減半,傳輸速率減半226.3MB/s

2、1)讀操作的時鍾周期為7,對應的頻率為100MHz/7  總線寬度為24B

數據傳輸率=24*(100MHz/7)=343MB/s

2)寫操作時鍾周期6  對應速率為100MHz/6  總線寬度  6*4B=24B 

數據傳輸率=24*(100MHz/6)=400MB/s

3)平均傳輸速率

1/(0.7/343+0.3/400)=358MB/s

tip:

間址尋址第一次訪問內存所得到的信息經系統總線的數據總線傳送到cpu.  地址線是用於CPU選擇主存單元地址和I/O端口地址的單向總線。

1,000 納秒 = 1微秒 

1,000,000 納秒 = 1毫秒 

1,000,000,000 納秒 = 1秒 

 

物理中頻率的單位是赫茲(Hz),簡稱赫,也常用千赫(kHz)或兆赫(MHz)或GHz做單位,單位符號為Hz。1kHz=1000Hz,1MHz=1000000Hz 1GHz=1000MHz。頻率f是周期T的倒數,即f =1/T,波速=波長*頻率。

 

 從單位上講,頻率的單位 Hz=1/s


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