《系統(tǒng)總線(xiàn)》PPT課件

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1、第 七 章 系 統(tǒng) 總 線(xiàn)一 、 總 線(xiàn) 基 本 概 念總 線(xiàn) ：計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 中 多 個(gè) 功 能 部 件 之 間 的 連 接 線(xiàn) ， 通 過(guò) 它 可 以 實(shí) 現(xiàn) 部 件之 間 地 址 信 息 、 數(shù) 據(jù) 和 控 制 信 息 的 傳 送 ?？?線(xiàn) 的 分 類(lèi)a.內(nèi) 部 總 線(xiàn) (又 稱(chēng) 芯 片 總 線(xiàn) )在 集 成 電 路 芯 片 內(nèi) 部 （ 含 CPU、 運(yùn) 算 器 等 ） 或 將 不 同 的 組 成 連 接在 一 起 的 總 線(xiàn)b.系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 指 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 中 模 板 與 模 板 之 間 的 連 接 總 線(xiàn) ， 包 含 諸 如 ISA、PCI、 AG P等 總 線(xiàn) 方

2、式 c.外 部 總 線(xiàn)外 總 線(xiàn) 是 指 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 之 間 或 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 與 其 外 設(shè) 通 信 的總 線(xiàn) ， 如 RS 232通 信 總 線(xiàn) 、 網(wǎng) 線(xiàn) 總 線(xiàn) 等 。 1、 總 線(xiàn) 的 特 性物 理 特 性描 述 總 線(xiàn) 的 形 狀 、 數(shù) 量 、 插 頭 的 形 式 等 特 性 ,如 地 址 總 線(xiàn) 有 18根 ， RS-232的 接 口 使 用 9針 D型 接 口 等 。功 能 特 性描 述 每 一 根 線(xiàn) 的 功 能如 ： 地 址 線(xiàn) 的 數(shù) 量 指 明 了 CPU能 訪(fǎng) 問(wèn) 的 主 存 范 圍 ， 數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) 指明 了 一 次 交 換 的 數(shù) 據(jù) 位 數(shù)電

3、氣 特 性描 述 每 一 根 線(xiàn) 的 有 效 電 平 及 傳 送 信 號(hào) 的 方 向 。 如 ： 地 址 線(xiàn) 單 向 傳 輸 ， 數(shù) 據(jù) 線(xiàn) 雙 向 傳 輸 ， 高 電 平 有 效 、 低 電 平 有 效 。 時(shí) 間 特 性各 線(xiàn) 什 么 時(shí) 間 有 效 及 相 互 之 間 的 時(shí) 序 關(guān) 系2、 總 線(xiàn) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 化 問(wèn) 題總 線(xiàn) 的 標(biāo) 準(zhǔn) 化 是 實(shí) 現(xiàn) 兼 容 的 一 個(gè) 重 要 的 組 成 部 分3.總 線(xiàn) 事 務(wù) 類(lèi) 型 把 總 線(xiàn) 上 一 對(duì) 設(shè) 備 之 間 的 一 次 信 息 交 換 過(guò) 程 稱(chēng) 為 一 個(gè) “ 總 線(xiàn) 事物 ” ， 總 線(xiàn) 事 物 類(lèi) 型 通 常 根 據(jù) 它

4、 的 操 作 性 質(zhì) 來(lái) 定 義 。 典 型 的 總線(xiàn) 事 物 類(lèi) 型 有 “ 存 儲(chǔ) 器 讀 /寫(xiě) ” 、 “ I/O讀 /寫(xiě) ” 、 “ 中 斷 響 應(yīng) ” 、“ DMA響 應(yīng) ” 等 。 一 次 總 線(xiàn) 事 務(wù) 一 般 包 括 地 址 階 段 和 數(shù) 據(jù) 階 段 。 在 地 址 階 段 ， 獲 得 總線(xiàn) 使 用 權(quán) 的 設(shè) 備 向 被 尋 址 的 從 設(shè) 備 發(fā) 出 地 址 信 息 ， 從 設(shè) 備 確 認(rèn) 該 地址 ， 并 向 主 設(shè) 備 發(fā) 回 應(yīng) 答 信 號(hào) 。 在 數(shù) 據(jù) 階 段 ， 主 從 設(shè) 備 之 間 傳 輸 數(shù)據(jù) 信 息 。突 發(fā) (Burst)傳 送 事 務(wù) 則 由 一

5、個(gè) 地 址 階 段 和 多 個(gè) 數(shù) 據(jù) 階 段 組 成 。 其 中地 址 階 段 發(fā) 送 的 是 連 續(xù) 數(shù) 據(jù) 單 元 的 首 地 址 ， 在 數(shù) 據(jù) 階 段 傳 送 多 個(gè) 連續(xù) 單 元 的 數(shù) 據(jù) ， 因 此 ， 突 發(fā) 傳 送 事 務(wù) 也 稱(chēng) 為 成 組 傳 送 事 務(wù) 。 在 成 組傳 送 事 務(wù) 中 ， 每 個(gè) 總 線(xiàn) 周 期 仍 傳 送 一 個(gè) 字 長(zhǎng) 的 信 息 ， 但 不 釋 放 總 線(xiàn) ，直 到 這 批 信 息 送 完 后 ， 再 釋 放 總 線(xiàn)4、 總 線(xiàn) 帶 寬 (性 能 指 標(biāo) )指 總 線(xiàn) 在 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 所 能 達(dá) 到 的 最 高 傳 輸 速 率 ， 單

6、位 是 MB/S。它 是 衡 量 總 線(xiàn) 性 能 的 重 要 技 術(shù) 指 標(biāo) 。 例 1 設(shè) 一 個(gè) 32位 的 處 理 器 有 16位 外 部 數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) ,時(shí) 鐘 頻 率 為 50MH Z,若 總線(xiàn) 傳 輸 的 最 短 周 期 為 4個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 ,問(wèn) 處 理 器 的 最 大 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 是 多 少 ?若 想 提 高 一 倍 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 ,可 采 用 什 么 措 施 ?解 :數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 即 單 位 時(shí) 間 內(nèi) (1秒 )傳 輸 的 數(shù) 據(jù) 量 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 = 2B * 50MH Z/ 4 = 25MB/s要 把 總 線(xiàn) 的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 提

7、高 一 倍 ,可 采 取 的 方 法 有 三 種 :1)數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) 的 寬 度 提 高 到 32位 ,此 時(shí) : 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 = 4B * 50MH Z/ 4 = 50MB/s2)將 總 線(xiàn) 的 時(shí) 鐘 頻 率 提 高 到 100MH Z,此 時(shí) : 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 = 2B * 100MH Z/ 4 = 50MB/s3)將 傳 輸 的 最 短 時(shí) 間 縮 短 為 2個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 ,此 時(shí) : 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 = 2B * 50MH Z/ 2 = 50MB/s 例 2 某 網(wǎng) 絡(luò) 每 秒 發(fā) 出 30次 訪(fǎng) 問(wèn) 請(qǐng) 求 ， 每 次 請(qǐng) 求 的 數(shù) 據(jù) 量 為64K B

8、。 問(wèn) 100M的 網(wǎng) 絡(luò) 能 否 承 受 該 訪(fǎng) 問(wèn) ？30*64K *8 = 15360K b= 15Mb 100Mb 二 、 總 線(xiàn) 的 連 接 方 式1、 單 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu)特 點(diǎn)a.訪(fǎng) 內(nèi) 和 訪(fǎng) 外 指 令 相 同 ,由 地 址 來(lái) 處 分 ,減 少 了 一 類(lèi) I/O指 令b.總 線(xiàn) 簡(jiǎn) 單 ， 使 用 靈 活 ， 易 于 擴(kuò) 展c. 所 有 設(shè) 備 分 時(shí) 工 作 ， 適 用 于 慢 速 的 小 型 或 微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 中 d.適 用 于 高 速 外 設(shè) 的 情 況e.任 意 兩 外 設(shè) 之 間 可 以 直 接 交 換 信 息 (其 中 主 設(shè) 備 需 有 總 線(xiàn)

9、控 制 能 力 ) 2、 雙 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu)在 單 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 基 礎(chǔ) 上 增 加 主 存 總 線(xiàn) 組 成特 點(diǎn)a.由 于 外 設(shè) 和 內(nèi) 存 分 處 與 不 同 總 線(xiàn) ， 分 訪(fǎng) 內(nèi) 和 訪(fǎng) 外 指 令 。b.主 存 總 線(xiàn) 的 增 加 減 輕 了 系 統(tǒng) 總 線(xiàn) 的 負(fù) 擔(dān) ， 提 高 了 并 行 性 。 c.仍 然 保 持 了 單 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 系 統(tǒng) 簡(jiǎn) 單 、 易 于 擴(kuò) 充 的 優(yōu) 點(diǎn) 。 3、 三 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu)在 雙 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 基 礎(chǔ) 上 增 加 I/O總 線(xiàn) 組 成特 點(diǎn)a.由 于 外 設(shè) 和 內(nèi) 存 分 處 與 不 同 總 線(xiàn) ， 分 訪(fǎng) 內(nèi) 和

10、訪(fǎng) 外 指 令 。 b. 并 行 性 進(jìn) 一 步 提 高 ， 通 道 處 理 機(jī) 分 擔(dān) 了 部 分 CPU的 I/O功 能 。 4、 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 性 能 的 影 響 對(duì) 最 大 存 儲(chǔ) 容 量 的 影 響 單 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 最 大 存 儲(chǔ) 容 量 有 影 響 雙 總 線(xiàn) 和 三 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 對(duì) 最 大 存 儲(chǔ) 容 量 沒(méi) 有 影 響 對(duì) 指 令 系 統(tǒng) 的 影 響 單 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 沒(méi) 有 訪(fǎng) 內(nèi) /訪(fǎng) 外 指 令 之 分 雙 總 線(xiàn) 和 三 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 訪(fǎng) 內(nèi) 和 訪(fǎng) 外 用 不 同 的 指 令 來(lái) 區(qū) 分吞 吐 量 單 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 吞

11、吐 量 小 三 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 吞 吐 量 大 雙 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 吞 吐 量 居 中 三 、 總 線(xiàn) 的 控 制1、 總 線(xiàn) 的 控 制 方 式總 線(xiàn) 的 控 制 主 要 是 解 決 連 接 在 公 共 總 線(xiàn) 上 多 個(gè) 設(shè) 備 之 間 使 用 總 線(xiàn)的 仲 裁 問(wèn) 題 ， 完 成 這 一 功 能 的 部 件 是 總 線(xiàn) 控 制 器 。1)串 行 鏈 接 方 式 BG : 總 線(xiàn) 允 許 BR: 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 BS: 總 線(xiàn) 忙 總 線(xiàn)控 制器 設(shè) 備 n 設(shè) 備 2 設(shè) 備 1 BG BR 數(shù) 據(jù) BS 在 單 總 線(xiàn) 和 雙 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 計(jì) 算 機(jī) 中 ,總 線(xiàn) 控

12、制 器 是 CPU的 一 部 分 ,在 三 總 線(xiàn) 結(jié) 構(gòu) 的 計(jì) 算 機(jī) 中 ,它 還 是 通 道 處 理 機(jī) 的 一 部 分 。 現(xiàn) 在 ，總 線(xiàn) 總 裁 器 一 般 是 一 個(gè) 單 獨(dú) 的 功 能 模 塊 。 BG : 總 線(xiàn) 允 許 BR: 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 BS: 總 線(xiàn) 忙 總 線(xiàn)控 制器 設(shè) 備 n 設(shè) 備 2 設(shè) 備 1 BG BR 數(shù) 據(jù) BS 工 作 過(guò) 程 分 析 :設(shè) 備 N向 總 線(xiàn) 控 制 器 發(fā) 總 線(xiàn) 使 用 請(qǐng) 求 總 線(xiàn) 控 制 器 檢 查 BS信號(hào) 若 BS=0 總 線(xiàn) 控 制 器 發(fā) BG 信 號(hào) BG 按 照 設(shè) 備 的 物 理連 接 次 序 查 詢(xún) ,

13、直 到 找 到 第 一 個(gè) 發(fā) 出 BR的 設(shè) 備 置 BS=1. 如 果 有 2個(gè) 設(shè) 備 都 發(fā) 出 了 總 線(xiàn) 使 用 請(qǐng) 求 ,此 時(shí) 響 應(yīng) 哪 一 個(gè) 設(shè) 備 ?離 總 線(xiàn) 控 制 器 近 的 設(shè) 備 . BG : 總 線(xiàn) 允 許 BR: 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 BS: 總 線(xiàn) 忙 總 線(xiàn)控 制器 設(shè) 備 n 設(shè) 備 2 設(shè) 備 1 BG BR 數(shù) 據(jù) BS 優(yōu) 點(diǎn) :a. 設(shè) 備 擴(kuò) 充 容 易 。b.控 制 器 簡(jiǎn) 單缺 點(diǎn) :a.優(yōu) 先 級(jí) 由 設(shè) 備 的 物 理 位 置 確 定 ， 設(shè) 置 不 靈 活 。b.單 點(diǎn) 故 障 明 顯c.響 應(yīng) 速 度 慢 2)計(jì) 數(shù) 器 定 時(shí) 查

14、詢(xún) 方 式 B R : 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 B S : 總 線(xiàn)忙 C o u n t: 計(jì) 數(shù) 總 線(xiàn)控 制器 設(shè) 備 n 設(shè) 備 2 設(shè) 備 1 B R B S 數(shù) 據(jù) C o u n t 工 作 過(guò) 程 分 析 :設(shè) 備 N向 總 線(xiàn) 控 制 器 發(fā) 總 線(xiàn) 使 用 請(qǐng) 求 總 線(xiàn) 控 制 器 檢 查 BS信號(hào) 若 BS=0 計(jì) 數(shù) 器 開(kāi) 始 計(jì) 數(shù) 當(dāng) 計(jì) 數(shù) 值 等 于 發(fā) 出 BR請(qǐng)求 的 設(shè) 備 號(hào) 時(shí) ， 設(shè) 備 得 到 總 線(xiàn) 使 用 權(quán) 置 BS=1 設(shè) 備 的 優(yōu) 先 級(jí) 別 能 否 改 變 ， 若 能 ， 則 如 何 改 變 ?改 變 計(jì) 數(shù) 器 的 計(jì) 數(shù) 初 始 值 .

15、 B R : 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 B S : 總 線(xiàn)忙 C o u n t: 計(jì) 數(shù) 總 線(xiàn)控 制器 設(shè) 備 n 設(shè) 備 2 設(shè) 備 1 B R B S 數(shù) 據(jù) C o u n t 優(yōu) 點(diǎn) :a. 不 存 在 單 點(diǎn) 故 障b.優(yōu) 先 級(jí) 改 變 靈 活 ( 如 何 體 現(xiàn) ？ )缺 點(diǎn) :a. 設(shè) 備 擴(kuò) 充 較 困 難 (增 加 計(jì) 數(shù) 線(xiàn) 數(shù) 量 ) 。b.響 應(yīng) 速 度 較 慢 3)獨(dú) 立 請(qǐng) 求 方 式 B R x : 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 B G x : 總 線(xiàn) 允 許 總 線(xiàn) 控 制 器 設(shè) 備 n 設(shè) 備 2 設(shè) 備 1 B R 1 B G 1 B R 2 B G 2 數(shù) 據(jù) B R n

16、 B G n 工 作 過(guò) 程 分 析 :所 有 設(shè) 備 通 過(guò) 各 自 獨(dú) 立 的 BR線(xiàn) 向 控 制 器 發(fā) 總 線(xiàn) 使 用 請(qǐng) 求 總線(xiàn) 控 制 器 經(jīng) 過(guò) 裁 決 通 過(guò) 獨(dú) 立 的 BG 線(xiàn) 響 應(yīng) 請(qǐng) 求 設(shè) 備 的 優(yōu) 先 級(jí) 如 何 確 定 ?由 控 制 器 中 的 裁 決 器 按 照 一 定 的 策 略 確 定 (可 編 程 ) 優(yōu) 點(diǎn) :a. 不 存 在 單 點(diǎn) 故 障b.優(yōu) 先 級(jí) 改 變 靈 活c.響 應(yīng) 速 度 快缺 點(diǎn) :a. 線(xiàn) 數(shù) 與 設(shè) 備 的 數(shù) 量 有 關(guān) ， 設(shè) 備 擴(kuò) 充 較 困 難 。b.控 制 器 的 設(shè) 計(jì) 復(fù) 雜 B R x : 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求

17、B G x : 總 線(xiàn) 允 許 總 線(xiàn) 控 制 器 設(shè) 備 n 設(shè) 備 2 設(shè) 備 1 B R 1 B G 1 B R 2 B G 2 數(shù) 據(jù) B R n B G n 四 、 總 線(xiàn) 的 通 信 方 式解 決 部 件 獲 得 總 線(xiàn) 控 制 權(quán) 后 ， 采 用 哪 種 方 式 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 交 換 。常 用 的 總 線(xiàn) 通 信 方 式 有 同 步 通 信 和 異 步 通 信 。1)同 步 通 信不 采 用 應(yīng) 答 信 號(hào)實(shí) 現(xiàn) 方 法 :采 用 統(tǒng) 一 的 時(shí) 鐘 或 每 個(gè) 部 件 自 帶 時(shí) 鐘 ,但 受 源 部 件 同 步 時(shí) 鐘 的 同 步優(yōu) 點(diǎn) :時(shí) 序 關(guān) 系 簡(jiǎn) 單 ， 實(shí) 現(xiàn)

18、 簡(jiǎn) 單 。缺 點(diǎn) ： 設(shè) 備 速 度 不 一 致 時(shí) 按 最 壞 情 況 確 定 ， 傳 輸 線(xiàn) 不 能 太 長(zhǎng) (時(shí) 鐘 相 移 )。 2)異 步 通 信 方 式采 用 應(yīng) 答 信 號(hào)實(shí) 現(xiàn) 方 法發(fā) 送 信 息 的 同 時(shí) 還 要 發(fā) 送 本 設(shè) 備 的 時(shí) 間 標(biāo) 志 信 號(hào) ,并 用 “ 應(yīng) 答 方式 ” 進(jìn) 行 。 單 向 應(yīng) 答 不 能 判 斷 數(shù) 據(jù) 是 否 正 確 傳 送 ， 一 般 采 用 雙向 應(yīng) 答 。 有 非 互 鎖 、 半 互 鎖 和 全 互 鎖 三 種 三 種 類(lèi) 型 地 址 與 模 式 就 緒 應(yīng) 答 全 互 鎖 3)通 信 過(guò) 程總 線(xiàn) 的 一 次 信 息 傳

19、 送 過(guò) 程 可 分 地 址 傳 送 和 數(shù) 據(jù) 傳 送 兩 個(gè) 之 間 段 ， 可細(xì) 分 為 四 個(gè) 階 段 ：總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 與 仲 裁 需 要 使 用 總 線(xiàn) 的 主 部 件 (或 源 部 件 )提 出 請(qǐng) 求 ，由 總 線(xiàn) 控 制 器 確 定 將 下 一 個(gè) 總 線(xiàn) 使 用 權(quán) 分 配 給 哪 一 個(gè) 請(qǐng) 求 者 。尋 址 階 段 取 得 使 用 權(quán) 的 主 部 件 通 過(guò) 總 線(xiàn) 發(fā) 出 本 次 要 訪(fǎng) 問(wèn) 的 從 部件 （ 或 目 的 部 件 ） 的 存 儲(chǔ) 器 地 址 或 I/O端 口 地 址 及 有 關(guān) 命 令 ， 啟 動(dòng) 相應(yīng) 的 目 的 部 件 。信 息 傳 送 階 段 數(shù)

20、 據(jù) 由 主 部 件 發(fā) 出 ， 經(jīng) 總 線(xiàn) 傳 送 到 從 部 件 。結(jié) 束 階 段 主 部 件 撤 消 總 線(xiàn) 請(qǐng) 求 等 有 關(guān) 信 息 ， 讓 出 總 線(xiàn) ， 以 便 總線(xiàn) 控 制 器 重 新 分 配 總 線(xiàn) 使 用 權(quán) 。同 步 方 式 下 ， 通 信 雙 方 在 統(tǒng) 一 的 時(shí) 鐘 控 制 下 進(jìn) 行 信 息 的 傳 輸 。異 步 通 信 ， 又 稱(chēng) 應(yīng) 答 通 信 ， 總 線(xiàn) 上 的 部 件 通 過(guò) 總 線(xiàn) 傳 送 信 息 時(shí) ， 源 部 件 不 只 是 單 向 發(fā) 送 信 息 ， 它 在 發(fā) 出 一 個(gè) 信 息 后 ， 要 等 待 目 的 部 件發(fā) 回 確 認(rèn) 信 號(hào) ， 再

21、發(fā) 送 下 一 個(gè) 信 息 。 例 2 假 定 某 總 線(xiàn) 的 時(shí) 鐘 周 期 為 50ns,每 次 總 線(xiàn) 傳 輸 需 要 1個(gè) 時(shí)鐘 周 期 ， 總 線(xiàn) 的 數(shù) 據(jù) 總 線(xiàn) 總 線(xiàn) 寬 度 為 32位 ,存 儲(chǔ) 器 的 存 儲(chǔ) 周期 為 300ns,求 同 步 方 式 下 從 該 存 儲(chǔ) 器 中 讀 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 字 時(shí) 總 線(xiàn)的 數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 為 多 少 ?解 ： 同 步 方 式 下 存 儲(chǔ) 器 讀 操 作 步 驟 及 所 需 的 時(shí) 間 分 別 為 ：送 地 址 和 讀 命 令 ： 一 個(gè) 總 線(xiàn) 周 期 時(shí) 間 ， 50ns；存 儲(chǔ) 器 讀 數(shù) 據(jù) ： 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 周 期

22、 ， 300ns；傳 送 數(shù) 據(jù) ： 一 個(gè) 總 線(xiàn) 周 期 ， 50ns.則 ， 同 步 方 式 下 從 主 存 讀 一 個(gè) 存 儲(chǔ) 字 的 總 時(shí) 間 T = 400ns數(shù) 據(jù) 傳 輸 率 = 4B/400ns = 10MB/s 數(shù) 據(jù) 傳 輸 可 靠適 用 于 傳 輸 周 期 不 同 的 設(shè) 備對(duì) 通 訊 線(xiàn) 的 長(zhǎng) 度 沒(méi) 有 嚴(yán) 格 的 要 求缺 點(diǎn) ：速 度 慢異 步 通 信 方 式 的 優(yōu) 點(diǎn) : 五 、 總 線(xiàn) 的 數(shù) 據(jù) 傳 送 模 式1、 數(shù) 據(jù) 傳 送 的 方 式串 行 傳 送 、 并 行 傳 送 、 串 并 傳 送1)串 行 傳 送只 使 用 一 根 傳 輸 線(xiàn) ， 采

23、 用 脈 沖 方 式 傳 送 信 息每 次 傳 送 1位 信 息低 位 先 傳 送 、 高 位 后 傳 送一 次 新 的 傳 送 的 開(kāi) 始 ， 一 定 是 以 一 個(gè) 由 高 電 平 到 低 電 平 的 跳 變 。 topolgy 1 0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 1 1 結(jié)束位 校驗(yàn)位 起始 位 數(shù) 據(jù) 位 空 閑 位 高位 低位 串 行 傳 送 的 數(shù) 據(jù) 格 式 編 碼起 始 位 （ 1位 ） ： 表 示 一 次 傳 輸 的 開(kāi) 始數(shù) 據(jù) 位 （ 58位 ） ： 被 傳 送 的 數(shù) 據(jù)校 驗(yàn) 位 （ 1位 ） ： 用 于 傳 輸 校 驗(yàn)停 止 位

24、（ 12位 ） ： 表 示 本 次 傳 輸 結(jié) 束 ， 高 電 平兩 次 傳 輸 之 間 的 間 隙 時(shí) 間 內(nèi) ， 發(fā) 送 端 應(yīng) 該 發(fā) 送 什 么 電 平 ？ 為 什 么 ？ 高 ！ 采 用 “ 位 時(shí) 間 ” ， 即 一 個(gè) 二 進(jìn) 制 位 在 傳 輸 線(xiàn) 上 占 用 的 時(shí) 間 。為 了 實(shí) 現(xiàn) 串 行 傳 送 ， 在 發(fā) 送 端 的 接 口 中 需 要 “ 并 行 串 行 ”轉(zhuǎn)換 電 路 ， 在 接 收 端 需 要 “ 串 行 并 行 ” 轉(zhuǎn) 換 電 路 。UART異 步 時(shí) 序 接 收 端 采 用 外 部 時(shí) 鐘 與 接 收 的 數(shù) 據(jù) 同 步 ， 外時(shí) 鐘 周 期 和 接 收

25、的 每 一 位 數(shù) 據(jù) 所 占 用 的 時(shí) 間 關(guān) 系 為 ：Tc=Td/K 位 時(shí) 間 第 一 數(shù) 據(jù) 位 采 樣 起 始 位 確 定 起 始 位 檢 測(cè) 采 樣 時(shí) 刻 串 行 信 號(hào) 如 果 待 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù) 中 有 連 續(xù) 相 鄰 的 1或 0， 接 收 端 如 何 區(qū) 分 ？ 波 特 率 的 概 念是 指 傳 輸 通 道 傳 輸 代 碼 的 頻 寬 指 標(biāo) ， 單 位 是 位 /秒 。 不 同 于 時(shí) 鐘頻 率 (單 位 是 H Z/秒 )、 不 同 于 數(shù) 據(jù) 的 傳 輸 速 率 (單 位 是 字 符 /秒 或 bps，是 指 傳 輸 的 數(shù) 據(jù) 位 )應(yīng) 用 舉 例數(shù) 據(jù)

26、傳 輸 速 率 是 120字 符 /秒 ， 而 每 個(gè) 字 符 格 式 規(guī) 定 包 含 十 個(gè) 代 碼 位 ，則 此 時(shí) 傳 送 的 波 特 率 為 多 少 ？10*120位 /秒 = 1200位 /秒 = 1200波 特反 過(guò) 來(lái) 有 波 特 如 何 求 數(shù) 據(jù) 的 傳 輸 速 率 ？ 2、 各 種 典 型 的 總 線(xiàn) 類(lèi) 型常 用 的 總 線(xiàn) ：STD、 ISA、 EISA、 VESA、 PCI、 AG P、 infiniBaud等 總 線(xiàn)STD(STanDard Bus)總 線(xiàn)是 規(guī) 模 最 小 ， 面 向 工 業(yè) 控 制 的 8位 系 統(tǒng) 總 線(xiàn) ISA（ Industrial Sta

27、ndard Architecture）最 早 制 定 的 總 線(xiàn) 技 術(shù) ， 頻 率 58MH Z ， 帶 寬 5-8MB/s .( 位 位 兼 容 的 AT總 線(xiàn) 稱(chēng) 為 ISA) EISA(Extended Industry Standard Architecture)總 線(xiàn) 。 在 ISA總 線(xiàn) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 為 32位 微 機(jī) 開(kāi) 發(fā) 由 VESA于 1992年 5月 推 出 。 具 有 MB/S的 數(shù) 據(jù) 傳輸 率 。 采 用 了 開(kāi) 放 性 結(jié) 構(gòu) 、 協(xié) 議 簡(jiǎn) 單 、 傳 輸 率 高 、 價(jià) 格 低廉 、 能 支 持 多 種 硬 器 件 。 但 規(guī) 范 性 、 兼 容 性

28、 和 擴(kuò) 展 性 均 較差 ， 結(jié) 構(gòu) 偏 簡(jiǎn) 單 ， 無(wú) 緩 沖 器 ， 只 能 支 持 個(gè) 外 設(shè) 插 接 板 ，而 且 有 時(shí) 還 隨 所 用 的 CPU和 其 工 作 頻 率 而 變 。 并 且 只 是 對(duì)CPU總 線(xiàn) 的 直 接 擴(kuò) 充 ， 其 規(guī) 范 只 發(fā) 揮 了 Intel 486CPU的 功能 ， 對(duì) 于 Pentium并 沒(méi) 有 充 分 支 持 。 VESA 總 線(xiàn) 該 總 線(xiàn) 可 分 為 PCI1.0和 PCI 2.0。 PCI 1.0為 32位 總 線(xiàn) ， 時(shí) 鐘 頻率 33MH z， 總 線(xiàn) 最 大 傳 輸 率 為 3233 8 132MB/S， 而 PCI 2.0為

29、 64位 總 線(xiàn) ， 時(shí) 鐘 頻 率 66MH z， 最 大 傳 輸 率 264MB/S,目前 最 新 版 本 為 PCI 2.1。 對(duì) 于 Pentium有 充 分 支 持 。AG P(Accelerated Graphics Port )AG P總 線(xiàn) 的 平 均 頻 率 是 66MH z， 最 大 傳 輸 速 率 是 533Mbps，這 是 PCI總 線(xiàn) 方 式 傳 輸 速 度 的 4倍 PCI(Peripheral Component Interconnect) InfiniBand是 PCI總 線(xiàn) 的 替 代 品 ， 采 用 了 與 PCI完 全 不 同 的架 構(gòu) ， 具 有 極 高

30、 帶 寬 和 靈 活 的 擴(kuò) 展 能 力 ， 理 論 帶 寬 分 別 可 以 達(dá)到 500MB/s、 2G B/s和 創(chuàng) 記 錄 的 6G B/s， 同 時(shí) ， 可 以 讓 應(yīng) 用 程 序在 無(wú) 需 CPU協(xié) 助 直 接 訪(fǎng) 問(wèn) 外 圍 設(shè) 備 ， 它 還 解 決 了 PCI總 線(xiàn) 中 設(shè)備 的 距 離 問(wèn) 題 ， 外 部 設(shè) 備 可 以 放 到 距 離 服 務(wù) 器 很 遠(yuǎn) 的 地 方 工 作（ 如 果 使 用 的 是 光 纜 ， 最 遠(yuǎn) 距 離 可 以 達(dá) 到 0.3-10千 米 ） ， 服 務(wù)器 的 體 積 也 因 此 縮 小 了 許 多 。 還 支 持 熱 交 換 。 是 存 儲(chǔ) 網(wǎng) 絡(luò)

31、 和 集 群 最 好 的 連 接 技 術(shù)InfiniBand總 線(xiàn) 技 術(shù) 存 儲(chǔ) 總 線(xiàn) 有 三 種 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 可 能 為 存 儲(chǔ) 網(wǎng) 絡(luò) 提 供 普 通 的 連 接 層 體 系 結(jié) 構(gòu) ， 分別 是 光 纖 通 道 、 以 太 網(wǎng) 尤 其 是 千 兆 以 太 網(wǎng) 、 InfiniBaud。a)光 纖 通 道 的 存 儲(chǔ) 優(yōu) 勢(shì)優(yōu) 點(diǎn) ： 高 速 、 低 延 遲 ， 具 有 高 級(jí) 流 量 控 制 (千 兆 具 有 ， 百 兆 沒(méi) 有 )， 可以 適 應(yīng) 存 儲(chǔ) I/O等 突 發(fā) 流 量 。缺 點(diǎn) ： 難 于 實(shí) 現(xiàn) 和 管 理 應(yīng) 用 ： 最 初 是 作 為 通 用 連 接 技 術(shù)

32、出 現(xiàn) ， 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 成 為 事 實(shí) 上 的SAN的 標(biāo) 準(zhǔn) 。 三 種 連 接 層 技 術(shù) 比 較 與 分 析 c)InfiniBaud 是 一 種 用 于 代 替 PCI主 機(jī) I/O總 線(xiàn) 的 串 行 總 線(xiàn) 。 由 Intel公 司 組 織 開(kāi) 發(fā) ， 并 受 到 Compaq、 HP、 SUN、 IBM等 公 司 的 支持 ， 作 為 期 望 在 PC和 UNIX平 臺(tái) 使 用 的 主 要 系 統(tǒng) 組 件 。優(yōu) 點(diǎn) ： 技 術(shù) 成 熟 、 管 理 方 便 ， 具 有 高 帶 寬 和 流 量 控 制 功 能 。缺 點(diǎn) ： 不 能 適 應(yīng) 大 容 量 事 務(wù) 處 理 對(duì) 網(wǎng) 絡(luò) 延

33、 遲 低 的 要 求 應(yīng) 用 ： 能 很 好 地 支 持 NAS， 已 用 于 iSCSI-SAN。b)以 太 網(wǎng) /千 兆 以 太 網(wǎng) 橋 是 不 同 速 率 總 線(xiàn) 之 間 的 連 接 器 件 ， 起 信 號(hào) 速 度 緩 沖 、 電平 轉(zhuǎn) 換 、 控 制 協(xié) 議 轉(zhuǎn) 換 等 作 用 ?？?線(xiàn) 中 橋 的 概 念CPU 內(nèi) 存 緩 存 系 統(tǒng) 內(nèi) 存橋至 磁 盤(pán) 控 制 器 至 視 頻 控 制 器主 機(jī) I/O總 線(xiàn)系 統(tǒng) 內(nèi) 存 總 線(xiàn)主 機(jī) I/O總 線(xiàn) 中 的 橋 計(jì) 算 機(jī) 中 的 南 橋 ： 負(fù) 責(zé) IDE、 ISA、 USB、 串 并 口 及 電 源 管 理 系 統(tǒng) 之 間 的

34、聯(lián) 系和 協(xié) 調(diào)計(jì) 算 機(jī) 中 北 橋 ： 支 持 和 管 理 CPU、 AG P、 PCI和 內(nèi) 存 等 設(shè) 備 。南 、 北 橋 在 主 板 上 的 位 置 ： 北 橋 一 般 比 較 靠 近 CPU， 而 南 橋 則 一 般 在 PCI擴(kuò) 展 槽 附 近 。 橋 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ：a.北 橋 圖 形 存 儲(chǔ) 控 制 中 心 G MCH (G raphics and Memory Controller H ub)b.南 橋 輸 入 /輸 出 控 制 中 心 ICH (I/O Controller H ub)c. 南 橋 的 新 發(fā) 展 ： ICH 5支 持 S-ATA 2005年 和 2006年 ， 將 相 繼 推 出 ICH 7和 ICH 8， 整 合 寬 帶 網(wǎng)絡(luò) 接 口 ， PCI Express(下 一 代 跨 平 臺(tái) 互 連 標(biāo) 準(zhǔn) ， 有 望 取 代AGP技 術(shù) )界 面 ， 支 持 USB 3.0及 無(wú) 線(xiàn) USB傳 輸 界 面 ， 數(shù) 據(jù) 傳輸 率 分 別 為 500M/s和 200M/s。