計算機組成原理 課后答案第三章系統(tǒng)總線教學(xué)提綱

1、學(xué)習(xí)資料第 3 章 系統(tǒng)總線1. 什么是總線？總線傳輸有何特點？為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng) 具備什么特點？p41答：總線是連接多個部件共享的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。 總線傳輸?shù)奶攸c是：某一時刻，只允許有一個部件向總線發(fā)送信息，而多個部件可以同時從總線上接受相同的信息。為了減輕總線負(fù)載，總線上的部件應(yīng)通過三態(tài)驅(qū)動緩沖電路與總線連通。 2.總線如何分類？什么是系統(tǒng)總線？系統(tǒng)總線又分為幾類，它們各有何作用,是單向的，還是雙向的，他們與機器字長、存儲字長、存儲單元有何關(guān)系？ 答：總線的分類：（1） 按數(shù)據(jù)傳送方式分：并行傳輸總線和串行傳輸總線；（2） 按總線的使用范圍分：計算機總線、

2、測控總線、網(wǎng)絡(luò)通信總線等； （3） 按連接部件分：片內(nèi)總線、系統(tǒng)總線和通信總線。系統(tǒng)總線是指 cpu、主存、i/o 設(shè)備（通過 i/o 接口）各大部件之間的信息 傳輸線。按系統(tǒng)總線傳輸信息不同，可分為 3 類：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。 （1） 數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線是用來傳輸個功能部件之間的數(shù)據(jù)信息，它是雙向傳輸總線，其位數(shù)與機器字長、存儲字長有關(guān)，一般為 8 位、16 位或 32 位。（2） 地址總線：地址總線主要是用來指出數(shù)據(jù)總線上的源數(shù)據(jù)或目的 數(shù)據(jù)在主存單元的地址或 i/o 設(shè)備的地址，地址總線上的代碼是 用來指明 cpu 欲訪問的存儲單元或 i/o 端口的地址，由 cpu 輸出，

3、是單向的，地址線的位數(shù)與存儲單元的個數(shù)有關(guān)，如地址線有 20 根，則對應(yīng)的存儲單元個數(shù)為 220。（3） 控制總線：控制總線是用來發(fā)出各種控制信號的傳輸線 ，其傳 輸是單向的。3. 常用的總線結(jié)構(gòu)有幾種？不同的總線結(jié)構(gòu)對計算機的性能有什么影響？ 舉例說明。答：總線結(jié)構(gòu)通常有單總線結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)。（1） 單總線結(jié)構(gòu)是將 cpu、主存、i/o 設(shè)備都掛在一組總線上，允許 i/o 設(shè)備之間、i/o 設(shè)備與 cpu 之間或 i/o 設(shè)備與主存之間直接交換信息。這種 4. 為什么要設(shè)置總線判優(yōu)控制？常見的集中式總線控制有幾種？各有何特 點？哪種方式響應(yīng)時間最快？哪種方式對電路故障最敏感？僅供學(xué)習(xí)與參考

4、學(xué)習(xí)資料答：總線判優(yōu)控制解決多個部件同時申請總線時的使用權(quán)分配問題； 常見的集中式總線控制有三種：鏈?zhǔn)讲樵?、計?shù)器定時查詢、獨立請求； 特點：鏈?zhǔn)讲樵兎绞竭B線簡單，易于擴(kuò)充，對電路故障最敏感；計數(shù)器定時查詢方式優(yōu)先級設(shè)置較靈活，對故障不敏感，連線及控制過程較復(fù)雜；獨立請求 方式速度最快，但硬件器件用量大，連線多，成本較高。5. 解釋下列概念：總線寬度、總線帶寬、總線復(fù)用、總線的主設(shè)備（或主 模塊）、總線的從設(shè)備（或從模塊）、總線的傳輸周期和總線的通信控制。答：總線寬度：通常指數(shù)據(jù)總線的根數(shù)；總線帶寬：總線的數(shù)據(jù)傳輸率，指單位時間內(nèi)總線上傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)； 總線復(fù)用：指同一條信號線可以分時傳輸不同

5、的信號?？偩€的主設(shè)備（主模塊）：指一次總線傳輸期間，擁有總線控制權(quán)的設(shè) 備（模塊）；總線的從設(shè)備（從模塊）：指一次總線傳輸期間，配合主設(shè)備完成數(shù)據(jù) 傳輸?shù)脑O(shè)備（模塊），它只能被動接受主設(shè)備發(fā)來的命令；總線的傳輸周期：指總線完成一次完整而可靠的傳輸所需時間； 總線的通信控制：指總線傳送過程中雙方的時間配合方式。6. 試比較同步通信和異步通信。答：同步通信：指由統(tǒng)一時鐘控制的通信，控制方式簡單，靈活性差，當(dāng)系 統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時，總線工作效率明顯下降。適合于速度差別不大 的場合。異步通信：指沒有統(tǒng)一時鐘控制的通信，部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控 制方式較同步復(fù)雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件

6、工作速度差異較大時，有利于提 高總線工作效率。8. 為什么說半同步通信同時保留了同步通信和異步通信的特點？答：半同步通信既能像同步通信那樣由統(tǒng)一時鐘控制，又能像異步通信那樣 允許傳輸時間不一致，因此工作效率介于兩者之間。9.分離式通信有何特點，主要用于什么系統(tǒng)？答：1）各模塊欲占用總線使用權(quán)都必須提出申請；2） 在得到總線使用權(quán)后，主模塊在限定的時間內(nèi)向?qū)Ψ絺魉托畔?，?用同步方式傳送，不再等待對方的回答信號；3） 各模塊在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的過程中都不占用總線，使總線可接受其他模塊 的請求；4)總線被占用時都在做有效工作，或者通過它發(fā)送命令，或者通過它傳 送數(shù)據(jù)，不存在空閑等待時間，充分地利用了總線的

7、有效占用，從而實現(xiàn)了總線僅供學(xué)習(xí)與參考學(xué)習(xí)資料在多個主、從模塊見進(jìn)行信息交叉重疊并行式傳送，這對大型計算機系統(tǒng)是極為 重要的。10. 什么是總線標(biāo)準(zhǔn)？為什么要設(shè)置總線標(biāo)準(zhǔn)？你知道目前流行的總線標(biāo) 準(zhǔn)有哪些？什么叫 plug and play？哪些總線有這一特點？答：所謂總線標(biāo)準(zhǔn)，可視為系統(tǒng)與各模塊、模塊與模塊之間的一個互連的標(biāo) 準(zhǔn)界面。總線標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置主要解決不同廠家各類模塊化產(chǎn)品的兼容問題；目前流行的總線標(biāo)準(zhǔn)有：isa、eisa、pci 等；plug and play：即插即用，eisa、pci 等具有此功能。13.什么是總線的數(shù)據(jù)傳送速率，它與哪些因素有關(guān)？答：數(shù)據(jù)傳送速率用波特率來衡量，波

8、特率是指單位時間內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù) 的位數(shù)，單位用 bps（位/秒）表示，記作波特。14.設(shè)總線的時鐘頻率為 8mhz，一個總線周期等于一個時鐘周期。如果一個 總線周期中并行傳送 16 位數(shù)據(jù)，試問總線的帶寬是多少？答：總線周期=時鐘周期=1/頻率=1/8mhz=0.125s。總線寬帶=16b/t=168mhz=64mbps=16mbps。15.在一個 32 位的總線系統(tǒng)中，總線的時鐘周期頻率為 66mhz，假設(shè)總線最 短傳輸周期為 4 個時鐘周期，試問計算總線的最大數(shù)據(jù)傳輸率。若想提高數(shù)據(jù)的 傳輸率，可采取什么措施？答：總線最短傳輸周期=41 個時鐘周期=4（1/66mhz）=4/66(s)。 總線的最大傳輸率=32b/t=66mbps=528mbps。提高數(shù)據(jù)的傳輸率：總線系統(tǒng)改為 64 位，頻率不變；寬度不變，頻率 加位到 132mhz。16.在異步串行傳送系統(tǒng)中，字符格式為：1 個起始位、8 個數(shù)據(jù)位、