计算机的发展及应用
老师的第一句话:这部分内容不是主要学习内容,只进行简单讲述🤣。懂了,就是不重要的内容,直接二倍速了。
听的人打瞌睡,略无聊...快速过了。
系统总线
总线(Bus)这个概念算是组成原理中比较重要的基础概念了吧?🤔
基本概念
为什么要用总线?其实就是为了减少硬件设备与 CPU 之间的物理连接数。
总线(Bus)是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。按照数据传送方式的不同,总线可分为串行传输总线和并行传输总线。
总线分类
按照总线的功能划分,总线可以划分为以下三类:
片内总线是芯片内部的总线,它是 CPU 芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器和 ALU 之间的公共连接线。
系统总线是计算机系统内各功能部件(CPU、主存、I/O 接口)之间相互连接的总线。
按照传输信息内容的不同,系统总线又可以分为:
- 数据总线,与机器字长、存储字长有关,是双向传输总线
- 地址总线,与存储地址、I/O 地址有关,是单向传输总线
- 控制总线,传输的是控制信息,传输方向有出有入
通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其它系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信,按照传输方式可分为:串行通信总线和并行通信总线。
总线特性及性能指标
- 机械特性:尺寸、形状、管脚数及排列顺序
- 电气特性:传输方向和有效的电平范围
- 功能特性:每根传输线的功能(地址、数据、控制)
- 时间特性:信号的时序关系
- 总线宽度:数据线的根数
- 标准传输率:每秒传输的最大字节数(MBps)
- 时钟同步/异步
- 总线复用(地址线与数据线复用)
- 信号线数:地址线、数据线和控制线的总和
- 总线控制方式:突发、自动、仲裁、逻辑、计数
- 其他指标:负载能力等
总线结构
只有一条系统总线,可细分为数据总线、地址总线和控制总线。
包括主存总线、I/O 总线,由通道(具有特殊功能的处理器)对 I/O 统一管理。
两种不同的三总线结构:
- 主存总线、I/O 总线、DMA 总线
- 局部总线、系统总线、扩展总线
包括局部总线、系统总线、高速总线、扩展总线。
总线控制
两个基本概念:
主设备(模块):获得总线控制权的设备
从设备(模块):被主设备访问的设备,只能响应从主设备发来的各种总线命令。
总线判优
总线判优控制的方式分为:
可细分为三种:链式查询、计数器定时查询和独立请求方式
分布式仲裁不需要中央仲裁器,每个潜在的主模块都有自己的仲裁号和仲裁器。
总线通信控制
目的:解决通信双方协调配合问题。
总线传输周期分为四个过程:
- 申请分配阶段:主模块申请,总线仲裁决定
- 寻址阶段:主模块向从模块给出地址和命令
- 传数阶段:主模块和从模块交换数据
- 结束阶段:主模块撤销有关信息
通信方式可分为四种:
- 同步通信:由统一时标控制数据传送
- 异步通信:采用应答方式,没有公共时钟标准
- 半同步通信:同步、异步结合
- 分离式通信:充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力
前三种通信方式的共同点:(在一个总线传输周期内,以输入数据为例)
- 主模块发地址、命令(占用总线)
- 从模块准备数据(不占用总线,总线空闲)
- 从模块向主模块发数据(占用总线)
相比之下,分离式通信的过程是:
- 子周期 1,主模块申请占用总线,使用完后,即放弃总线的使用权
- 子周期 2,从模块申请占用总线,将各种信息送至总线上
其对应的特点(充分提高了总线的有效占用):
- 各模块有权申请占用总线
- 采用同步方式通信,不等对方回答
- 各模块准备数据时,不占用总线
- 总线被占用时,无空闲
总结
这是这周的思维导图:
这周是先做的思维导图,后写的 blog,导致写 blog 的时候直接抄的思维导图的内容,写完之后,自己都觉得很水😂,但又不想再重新写了,哎,还是懒啊。
不过话说回来,这周的内容依然是概念性的知识,略无聊。单凭老师视频将的内容,作业题大概率不能拿满分,一是有些概念题老师根本没提过,二是还出现了一些计算题,所以还是需要找点练习题做做,也许看看唐老师编的那本教材的课后题可以解决?🤔但我手边上没有,只能找找资源了。
好了,接下来三周都是与存储器打交道了,希望会有趣一点。😶