计算机组成原理-课后答案--第三章系统总线

第3章系统总线1.什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？P41答：总线是连接多个部件共享的信息传输线，是各部件共享的传输介质。总线传输的特点是：某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。2.总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用,是单向的，还是双向的，他们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？答：总线的分类：（1）按数据传送方式分：并行传输总线和串行传输总线；（2）按总线的使用范围分：计算机总线、测控总线、网络通信总线等；（3）按连接部件分：片内总线、系统总线和通信总线。系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。按系统总线传输信息不同，可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线。（1）数据总线：数据总线是用来传输个功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。（2）地址总线：地址总线主要是用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，地址总线上的代码是用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由CPU输出，是单向的，地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线有20根，则对应的存储单元个数为220。（3）控制总线：控制总线是用来发出各种控制信号的传输线，其传输是单向的。3.常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。答：总线结构通常有单总线结构和多总线结构。（1）单总线结构是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。这种4.为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。5.解释下列概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期和总线的通信控制。答：总线宽度：通常指数据总线的根数；总线带宽：总线的数据传输率，指单位时间内总线上传输数据的位数；总线复用：指同一条信号线可以分时传输不同的信号。总线的主设备（主模块）：指一次总线传输期间，拥有总线控制权的设备（模块）；总线的从设备（从模块）：指一次总线传输期间，配合主设备完成数据传输的设备（模块），它只能被动接受主设备发来的命令；总线的传输周期：指总线完成一次完整而可靠的传输所需时间；总线的通信控制：指总线传送过程中双方的时间配合方式。6.试比较同步通信和异步通信。答：同步通信：指由统一时钟控制的通信，控制方式简单，灵活性差，当系统中各部件工作速度差异较大时，总线工作效率明显下降。适合于速度差别不大的场合。异步通信：指没有统一时钟控制的通信，部件间采用应答方式进行联系，控制方式较同步复杂，灵活性高，当系统中各部件工作速度差异较大时，有利于提高总线工作效率。8.为什么说半同步通信同时保留了同步通信和异步通信的特点？答：半同步通信既能像同步通信那样由统一时钟控制，又能像异步通信那样允许传输时间不一致，因此工作效率介于两者之间。9.分离式通信有何特点，主要用于什么系统？答：1）各模块欲占用总线使用权都必须提出申请；2）在得到总线使用权后，主模块在限定的时间内向对方传送信息，采用同步方式传送，不再等待对方的回答信号；3）各模块在准备数据的过程中都不占用总线，使总线可接受其他模块的请求；4)总线被占用时都在做有效工作，或者通过它发送命令，或者通过它传送数据，不存在空闲等待时间，充分地利用了总线的有效占用，从而实现了总线在多个主、从模块见进行信息交叉重叠并行式传送，这对大型计算机系统是极为重要的。10.什么是总线标准？为什么要设置总线标准？你知道目前流行的总线标准有哪些？什么叫plugandplay？哪些总线有这一特点？答：所谓总线标准，可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面。总线标准的设置主要解决不同厂家各类模块化产品的兼容问题；目前流行的总线标准有：ISA、EISA、PCI等；plugandplay：即插即用，EISA、PCI等具有此功能。13.什么是总线的数据传送速率，它与哪些因素有关？答：数据传送速率用波特率来衡量，波特率是指单位时间内传送二进制数据的位数，单位用bps（位/秒）表示，记作波特。14.设总线的时钟频率为8MHz，一个总线周期等于一个时钟周期。如果一个总线周期中并行传送16位数据，试问总线的带宽是多少？答：总线周期=时钟周期=1/频率=1/8MHz=0.125μs。总线宽带=16b/T=16×8MHz=64Mbps=16MBps。15.在一个32位的总线系统中，总线的时钟周期频率为66MHz，假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试问计算总线的最大数据传输率。若想提高数据的传输率，可采取什么措施？答：总线最短传输周期=4×1个时钟周期=4×（1/66MHz）=4/66(μs)。总线的最大传输率=32b/T=66MBps=528Mbps。提高数据的传输率：总线系统改为64位，频率不变；宽度不变，频率加位到132MHz。16.在异步串行传送系统中，字符格式为：1个起始位、8个数据位、1个校验位、2个终止位。若要求每秒传送120个字符，试求传送的波特率和比特率。答：一个字符包括：1+8+1+2=12位波特率为：12（位）×120（字符）=1440波特有效数据位为8位，则比特率为=1440×（8/12）=960bps。