数据库——总线系统.ppt

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1、数据流地址流控制流（外）存储器（内）存储器中央处理器（CPU）控制器输入设备输出设备运算器图典型的Neumann计算机系统结构第5章总线系统(BusSystem)总线的基本概念总线的控制总线的性能指标总线的结构几种总线标准第一节总线的基本概念总线是计算机系统的多个系统功能部件之间进行信息传送的公共通路，是构成计算机系统的互联机构。总线的组成：=传输信息的电路（传输线、接口逻辑、总线控制器）+管理信息传输的协议按照总线传递的内容：地址总线、数据总线、控制总线总线分类(p154)按照总线连接的部件：内部总线、系统总线、I/O总线内部总线：CPU

2、内部连接控制器、各寄存器及运算部件的总线系统总线：CPU同计算机系统的其他高速功能部件(存储器、通道等)间互相连接的总线。I/O总线：中、低速I/0设备间互相连接的总线。按照数据传送方式：并行传送总线、串传送总线按照并行总线传送数据宽度：8位、16位、32位、64位等等总线的基本特征：共享、分时(p148)分时：同一时刻总线只能在一对部件之间传送信息。共享：多个部件连接在同一组总线上，各个部件之间相互交换的信息都可以通过这组总线传送。总线对于整个系统的影响：总线的性能和结构直接影响着计算机系统的性能。（数据通路、系统结构）第二节总线的控制总

3、线完成一次信息传送过程：主设备提出申请，得到总线使用权主设备找到从设备，启动从设备两个设备进行数据交换主模块让出总线使用权主设备：对总线有控制权，总线上的信息的传送是由主设备启动的。从设备：对总线没有控制权，只能响应主设备发来的总线命令。一、总线控制器总线控制器：总线系统的核心，任务是管理总线的使用，包括总线资源的仲裁管理和设备使用总线进行通信的过程管理。其物理上不一定是一个独立的控制器，其功能可分布到总线的各个部件或者设备上。1、总线仲裁技术的作用：为解决多个主设备同时竞争总线控制权的问题的技术二、总线的仲裁(p150)以某种方式选择其中

4、一个主设备作为总线下一次的使用者2、仲裁方式的分类：按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式仲裁和分布式仲裁。3、集中式仲裁：1）菊花链式查询方式控制总线中有三根线用于总线仲裁控制：BS---总线忙BR--总线请求BG-----总线同意其控制逻辑集中在一处其控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上工作原理：共用一条总线授权线，总线授权信号BG串行地从一个接口传送到下一个接口，假如BG到达的接口无总线请求，则继续往下查询；如果有总线请求，则BG不再向下查询，该接口获得总线控制权。优先级各设备的优先级是按照BG线上离中央仲裁器的远近来确

5、定。优缺点优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁，且可方便地扩充设备。缺点：对询问链电路故障敏感，优先级固定而不能调整、速度慢。2）计数器定时查询方式控制总线中有二根线用于总线控制：BS---总线忙BR--总线请求设置了一组设备地址线工作原理：1、总线上任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求；2、中央仲裁器接到请求信号以后，在BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通过一组地址线发向每个设备，设备接口都有一个设备地址判别电路；3、当地址线上的计数值与请求总线的设备地址一致时，该设备置“1”BS线，获得总线使用权，此

6、时中止计数查询。优先级各设备的优先级是由计数器的初值决定优缺点优点：可改变优先次序，灵活性高；对电路的故障不如链式敏感，缺点：增加了主控线数，控制较复杂。3）独立请求方式每一共享总线的设备均有一对BR（总线请求）和BG（总线允许）工作原理：当设备要求使用总线时，便发出总线请求信号，中央仲裁器有一个排队电路，根据一定的优先次序决定首先响应哪个设备的请求。优先级总线控制部件中有一排队电路，该排队电路规定的优先次序优缺点优点：响应时间快，效率高；对优先次序的控制相当灵活；对电路的故障不敏感。缺点：控制线数量多，总线控制更复杂。4.分布式仲裁（了解

7、）特点：不需要中央仲裁器，每个潜在的主设备都有自己的仲裁号和仲裁器；工作原理：当设备申请总线时，把各自唯一的仲裁号发到共享的仲裁总线上，每个仲裁器把仲裁线上的号和自己的号比较，如果总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤销它的仲裁号。最后，获胜的仲裁号留在仲裁总线上，获得总线控制权。二、总线的通信控制(p148)总线通信控制的作用：主要解决通信双方如何获知传输开始、传输结束，以及通信双方如何协调和配合。1、同步通信：通信的双方由统一的时钟信号控制数据的传送。。2、异步通信：通信的双方在数据传送时，没有公共的时钟标准，而是采用应答的方式。主

8、模块向从模块发出请求信号，等到从模块的“应答”信号后，才开始通信。一、总线特性(p152)①物理特性（机械特性）：总线的物理连接方式，包括总线的根数、总线的插头、插座形状、引脚线