中国种学技大学 计算机组成原理 系统互连与通信一总线 (RV$6.9,唐第3章) 李曦(Ilxx@ustc.edu.cn)
计算机组成原理 系统互连与通信——总线 (RV $6.9，唐第3章) 李曦（llxx@ustc.edu.cn）
"hello,world n" s》 片内总线 CPU 片外总线 寄存器文件 内部总线：·系统总线，·O总线 PC ALU 外围总线：外设总线 系统总线 存储器总线 0 主存 “he11o, world\n" 总线接回 储器 he11o代码 I/O总线 000 扩展槽，留待 网络适配器一 USB 图形 磁盘 控制器 类的设备使用 适配器 控制器 中7 鼠标 键盘 显示器 “hel1o,world\n” 磁盘 存储在磁盘上的he11o 可执行文件
"hello, world\n" 片内总线 片外总线 内部总线：系统总线，I/O总线 外围总线：外设总线
/写 读/写 读/写 状态 状态 总线 地址 地址 I/O 地址 状态 CPU 中断 接口 中断 存储器 数据 数据 数据 DMA DMA 定义：连接多个部件的传输线 一数据、地址、控制（状态，命令） 总线的关键特征：多设备共享的传输线。 主设备master:任意时刻只能有一个设备向总线发送信息，系统 瓶颈 一从设备slave:多个部件可以同时从总线接受相同的信息，广播式 总线拓扑：单总线，多总线 总线周期 BR1 BR2 数据传输过程 Master 1 Arbiter circuit Master 2 一同步方式 BG1 BG2 总线仲裁 Bus 单/多master系统 -集中式，分布式(CAN) I/O device 1 1/O device n 。 总线标准
总线 • 定义：连接多个部件的传输线 – 数据、地址、控制（状态，命令） • 总线的关键特征：多设备共享的传输线。 – 主设备master：任意时刻只能有一个设备向总线发送信息，系统 瓶颈 – 从设备slave：多个部件可以同时从总线接受相同的信息，广播式 • 总线拓扑：单总线，多总线 • 总线周期 – 数据传输过程 – 同步方式 • 总线仲裁 – 单/多master系统 – 集中式，分布式（CAN）） • 总线标准
总线拓扑结构：多层PCI总线 USTC 存储器总线 CPU 存储器 桥0 桥4 PCI总线4 设备 桥5 PCI总线5 PCI总线0 桥3 总线桥 桥1 PCl总线3 设备 PCl总线1 标准总线 桥2 PCI总线2
总线拓扑结构：多层PCI总线 设备 桥4 CPU 存储器 存储器总线 PCI总线4 桥0 桥5 PCI总线5 PCI总线0 总线桥 标准总线 桥1 PCI总线1 桥3 PCI总线3 设备 桥2 PCI总线2
总线传输过程：总线周期 USTC ·完成一次总线传输可分为3个阶段 -1 申请阶段：仲裁算法（集中式、分布式） 主设备提出申请，经总线仲裁机构决定将下一传输周期的总线 使用权授于某一申请者。 ·链式查询、计数器定时查询、独立请求 数据传输：同步控制，传输模式（串/并、单字/突发） ·寻址阶段：取得了使用权的主设备，通过总线发出本次打算访 问的从设备的存储地址或设备地址及有关命令，启动从设备。 传数阶段：主设备和从设备进行数据交换。 结束阶段：从总线上撤除有关信息，让出使用权。 对于独占系统（只有一个主设备的简单系统）， 只有数据传输阶段
总线传输过程：总线周期 • 完成一次总线传输可分为3个阶段 – 申请阶段：仲裁算法（集中式、分布式） • 主设备提出申请，经总线仲裁机构决定将下一传输周期的总线 使用权授于某一申请者。 • 链式查询、计数器定时查询、独立请求 – 数据传输：同步控制，传输模式（串/并、单字/突发） • 寻址阶段：取得了使用权的主设备，通过总线发出本次打算访 问的从设备的存储地址或设备地址及有关命令，启动从设备。 • 传数阶段：主设备和从设备进行数据交换。 – 结束阶段：从总线上撤除有关信息，让出使用权。 • 对于独占系统（只有一个主设备的简单系统）， 只有数据传输阶段