Loading... ## 计算机的总线 ### 总线的概述 总线解决不同设备之间的通信问题。 - USB(通用串行总线) - 提供了对外连接的接口 - 不同设备可以通过USB接口进行连接 - 连接的标准，促使外围设备接口的统一 - PCI总线 - ISA总线 - Thunderbolt总线 #### 片内总线 - 芯片内部的总线 - 寄存器与寄存器之间 - 寄存器与控制器、运算器之间 #### 系统总线 - 数据总线 - 一般与CPU位数相同 - 双向传输各个部件的数据信息 - 数据总线的位数(总线宽度)是数据总线的重要参数 - 地址总线 - 地址总线位数=n，寻址范围：$0\sim2^n$ - 地址总线的位数与存储单元有关系 - 控制总线 - 控制总线是用来发初各种控制信号的传输线 - 控制信号经由控制总线从一个组件发给另一个组件 - 控制总线可以监视不同组件之间的状态(就绪/未就绪) ### 总线的仲裁 #### 为什么需要总线的仲裁 总线的仲裁是为了解决总线使用权冲突的问题。 #### 总线仲裁的方法 - 链式查询 <img src="data:image/png;base64,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" data-original="https://hsinyanfile.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/img/链式查询.png" /> **好处：**电路复杂度低，仲裁方式简单 **坏处：**优先级低的设备难以获得总线的使用权、对电路故障敏感 - 计时器定时查询 仲裁控制器对设备编号并使用计时器累计计数，接收到仲裁信号后，往所有设备发出计数值，计数值与设备编号一致则获得总线使用权。 <img src="data:image/png;base64,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" data-original="https://hsinyanfile.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/img/计时器定时查询.png" /> - 独立请求 每个设备均有总线独立连接仲裁器，设备可单独向仲裁器发送请求和接收请求，当同时收到多个请求信号，仲裁器有权按优先级分配使用权。 <img src="data:image/png;base64,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" data-original="https://hsinyanfile.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/img/独立请求.png" /> **好处：**响应速度快，优先顺序可动态改变 **坏处：**设备连线多，总线控制复杂 ## 计算机的输入输出设备 常见的输入设备有字符输入设备和图像输入设备，常见的输出设备有图像输出设备。 ### 输入输出设备的通用设计 #### 数据线 - 是I/O设备与主机之间进行数据交换的传送线 - 单向传输数据线/双向传输数据线 #### 状态线 - I/O设备状态向主机报告的信号线 - 查询设备是否已经正常连接并就绪 - 查询设备是否已经被占用 #### 命令线 - CPU向设备发送命令的信号线 - 发送读写信号 - 发送启动停止信号 #### 设备选择线 - 主机选择与I/O设备进行操作的信号线 - 对连在总线上的设备进行选择 ### CPU与IO设备的通信 #### 程序中断 - 当外围I/O设备准备就绪时，向CPU发出中断信号 - CPU有专门的电路响应中断信号 <img src="data:image/png;base64,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" data-original="https://hsinyanfile.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/img/程序中断.png" /> 程序中断提供低速设备通知CPU的一种异步的方式，CPU可以高速运转同时兼顾低速设备的响应。 #### DMA(直接存储器访问) - DMA直接连接主存与I/O设备 - DMA工作时不需要CPU参与 <img src="data:image/png;base64,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" data-original="https://hsinyanfile.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/img/DMA.png" /> Last modification：December 21st, 2020 at 02:10 am © 允许规范转载