Tác giả: Xiao Niu Hululu | https://xiaoniuhululu.com Nhiều bài viết thú vị hơn về kỹ năng máy tính, kiến ​​thức cơ bản về JAVA, các cuộc phỏng vấn, thông tin liên quan đến phát triển nghề nghiệp, v.v. đều có trên tài khoản công khai "Xiao Niu Hululu".

Xin chào mọi người, tôi là Hululu. Trong bài viết trước, các thành phần cơ bản của máy tính là gì? Chúng ta biết rằng máy tính hiện đại vẫn sử dụng kiến ​​trúc máy tính von Neumann, đó là các đơn vị số học, bộ điều khiển, bộ nhớ và thiết bị đầu vào. . Vậy làm thế nào để máy tính cho phép các thành phần này giao tiếp với nhau và truyền dữ liệu? Trên thực tế, các thành phần khác nhau của máy tính đều dựa vào hệ thống bus để phối hợp với nhau và kết nối chúng thành một tổng thể.

Xe buýt là gì?

Xe buýt là một tập hợp các đường ống điện tử chạy qua toàn bộ hệ thống. Nó là một đường truyền thông tin kết nối các thành phần khác nhau. Nó là một phương tiện truyền dẫn được chia sẻ bởi nhiều thành phần khác nhau. Nó được gọi là xe buýt. chuyển giữa các thành phần máy tính khác nhau.

Trước khi xe buýt xuất hiện, mỗi thiết bị trong máy tính của chúng ta giao tiếp với nhau một cách riêng lẻ. Nếu có n thiết bị, vì tất cả chúng đều cần giao tiếp với nhau riêng lẻ và một thiết bị cần giao tiếp với n-1 thiết bị khác, nên độ phức tạp của việc này là rất lớn. hệ thống sẽ là N^2.

Để giảm bớt độ phức tạp của hệ thống, các kỹ sư đã nghĩ ra cách thiết kế một đường dây chung trong máy tính. Các thiết bị khác không cần phải giao tiếp riêng lẻ với nhau. Chúng chỉ cần giao tiếp với đường dây chung này và truyền tải các hướng dẫn và truyền tải. dữ liệu vào đường dây Đường dây này được sử dụng để truyền tải, do đó độ phức tạp của hệ thống có thể giảm xuống N.

Tuyến này giống như đường cao tốc. Chúng tôi gọi nó là xe buýt. Ngoài việc giảm độ phức tạp của hệ thống, xe buýt còn cung cấp một phương thức trao đổi dữ liệu được tiêu chuẩn hóa để tạo điều kiện cho việc thiết kế giao diện mà không cần thiết. xem xét nguyên tắc làm việc của giao diện hoặc xe buýt của bên kia, có lợi cho thiết kế mô-đun của từng thành phần. Theo thiết kế này, mỗi mô-đun đăng ký trên bus được ghép nối thấp, tạo điều kiện thuận lợi cho việc mở rộng hoặc bảo trì mã trong tương lai.

Các loại xe buýt phổ biến là gì?

Bus trong hệ thống máy tính có thể được chia thành ba loại sau theo chức năng của chúng:

1. Xe buýt trên chip . Như tên cho thấy, bus trên chip là Xe buýt bên trong chip , nó là đường kết nối chung được sử dụng để truyền dữ liệu giữa các thanh ghi bên trong của chip CPU, giữa các thanh ghi và đơn vị logic số học ALU và giữa ALU và đơn vị điều khiển. Xe buýt trên chip 。
2. xe buýt truyền thông . Bus truyền thông là bus truyền thông tin giữa các hệ thống máy tính và giữa hệ thống máy tính với các thiết bị bên ngoài (như thiết bị liên lạc từ xa, thiết bị kiểm tra). xe buýt bên ngoài 。
3. xe buýt hệ thống . Bus hệ thống là bus kết nối các thành phần chức năng khác nhau (CPU, bộ nhớ chính, giao diện I/O) trong hệ thống máy tính. Theo nội dung thông tin khác nhau được truyền bởi bus hệ thống, nó có thể được chia thành ba loại: Bus dữ liệu, bus địa chỉ và bus điều khiển . Dưới đây chúng ta sẽ xem xét chi tiết ba loại xe buýt này

Xe buýt nội bộ: Xem xét nhiều thông tin khác nhau, tôi thấy có nhiều ý kiến ​​​​khác nhau. Ví dụ, Wikipedia nói rằng đó là sự kết nối giữa chip cầu dẫn hướng và chip cầu bắc; một số thông tin trong nước nói rằng xe buýt bên trong con chip, tức là trên- bus chip, là bus nội bộ. Nó được cho là bus giữa các bo mạch plug-in và bo mạch hệ thống trong máy vi tính, v.v. Khái niệm này quá khó hiểu nên tôi sẽ không giải thích trong bài viết này. quan tâm, bạn có thể để lại tin nhắn để thảo luận.

Sự khác biệt giữa xe buýt nối tiếp và song song là gì?

Trước khi giới thiệu chi tiết về bus dữ liệu, bus địa chỉ và bus điều khiển, trước tiên chúng ta phải hiểu sự khác biệt giữa bus nối tiếp và bus song song.

Theo định dạng truyền dữ liệu, bus có thể được chia thành bus song song và bus nối tiếp.

1. Bus nối tiếp, vì chỉ có thể sử dụng một đường truyền để gửi và nhận dữ liệu
2. Bus song song có nghĩa là có nhiều đường truyền dữ liệu, do đó có thể gửi nhiều bit dữ liệu cùng một lúc.

Cùng một byte dữ liệu (8 bit) phải được truyền từng bit theo trình tự từ bit thấp đến bit cao trong 8 lần trong giao tiếp nối tiếp, trong khi ở giao tiếp song song, vì có 8 dòng nên 8 bit dữ liệu có thể được truyền cùng một lúc. thời gian. Theo cách hiểu của giáo dân, nối tiếp giống như lái một ô tô để vận chuyển hàng hóa trong tám lần, trong khi song song là lái 8 ô tô cùng lúc và vận chuyển hàng hóa trong một lượt.

Trong các máy tính đời đầu, tần số chính của máy tính tương đối thấp và hiệu suất truyền của bus nối tiếp chậm hơn so với bus song song, nhiều bit có thể được truyền song song cùng một lúc, điều này chắc chắn là nhanh hơn. nối tiếp. Nhưng xe buýt song song cũng có một số vấn đề:

• Số lượng đường truyền lớn có nghĩa là giao diện cần nhiều chân và chiếm nhiều không gian nối dây hơn. Giao diện song song trong máy tính cũ rất lớn, hệ thống dây dẫn tương đối rộng và có nhiều chân.
• Càng có nhiều liên kết song song thì sự can thiệp vào việc truyền dữ liệu càng mạnh. Do đó, bus song song cần tăng cường khả năng chống nhiễu, nếu không dữ liệu có thể bị hỏng trong quá trình truyền.
• Nếu một bit trong dữ liệu bị lỗi trong quá trình truyền song song, Dữ liệu cần được sắp xếp lại và truyền lại 。

Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng của máy tính và khoa học vật liệu, tần số chính của máy tính ngày càng cao hơn và tình trạng nhiễu sóng nghiêm trọng sẽ xảy ra giữa các đường tín hiệu song song cũng sẽ cao hơn. hạn chế tần số chính của máy tính, trong khi bus nối tiếp không gặp phải vấn đề này nên giao diện USB hiện tại cho phép tái sinh đường truyền nối tiếp.

Mặc dù truyền nối tiếp truyền ít dữ liệu hơn mỗi lần, nhưng nó có thể liên tục tăng tần số hoạt động để tăng tốc độ truyền và cuối cùng vượt quá hiệu suất truyền bus song song.

Hơn nữa, nếu một bit dữ liệu không bình thường trong quá trình truyền, bus song song cần căn chỉnh lại dữ liệu trước khi truyền nó. Nếu một chút dữ liệu bị sai trong bus nối tiếp, nó chỉ cần được truyền lại một lần. Do tần số cao của bus nối tiếp, dữ liệu bị lỗi có thể được truyền lại nhanh chóng. Bus nối tiếp ít tốn kém hơn và cũng có thể tiết kiệm không gian nối dây trong phần cứng máy tính.

Việc sử dụng bus nối tiếp yêu cầu phải tháo rời và lắp ráp khi gửi và nhận dữ liệu, đồng thời cần chuyển đổi định dạng song song nối tiếp.

xe buýt dữ liệu

Bus dữ liệu (Data Bus) được sử dụng để truyền thông tin dữ liệu thực tế giữa các thành phần chức năng. Nó có thể truyền dữ liệu CPU đến các thành phần khác như bộ nhớ hoặc giao diện I/O và cũng có thể truyền dữ liệu đến các thành phần khác. . Dữ liệu được truyền đến CPU. Ý nghĩa của dữ liệu ở đây rất rộng. Nó có thể là dữ liệu thực hoặc có thể là mã hướng dẫn, thông tin trạng thái hoặc những thứ khác.

Thông thường, bus được thiết kế để truyền các khối byte có độ dài cố định, tức là các từ. Số byte trong một từ (tức là độ dài từ) là một tham số hệ thống cơ bản và thay đổi tùy theo hệ thống. Ngoài ra, đơn vị lưu trữ nhỏ nhất của máy tính là byte (Byte), 1 byte bằng 8 bit (1Byte=8bit) và bit/bit (bit) là đơn vị truyền dữ liệu nhỏ nhất của máy tính. 1 byte bằng 8 bit (1Byte=8bit). Bạn cần nhớ quy tắc chuyển đổi này.

Hầu hết các kích thước từ máy ngày nay (số bit dữ liệu nhị phân mà máy tính có thể xử lý trực tiếp) là 4 byte (4*8 = 32 bit) hoặc 8 byte (64 bit). Trong bài viết này, chúng tôi không đưa ra bất kỳ giả định cố định nào về độ dài từ.

Độ rộng bit của bus dữ liệu, nghĩa là độ rộng của bus dữ liệu là một chỉ số quan trọng của máy tính Nói chung: độ rộng bit của bus dữ liệu = độ rộng bit của CPU = độ rộng bit của phần bên trong CPU. thanh ghi chung = độ dài từ máy, nhưng độ rộng bus dữ liệu. Nó không nhất thiết phải bằng độ dài từ máy. Ví dụ: trong bộ xử lý kiểu 8088 trong hình bên dưới, cả hai không bằng nhau.

Nếu độ rộng bit của bus dữ liệu là 8 bit thì số lượng bus dữ liệu là 8. Vì mỗi đường truyền chỉ có thể truyền dữ liệu nhị phân 1 bit tại một thời điểm nên 8 đường dữ liệu có thể truyền dữ liệu nhị phân 8 bit (tức là một byte) tại một thời điểm.

xe buýt địa chỉ

Bus địa chỉ (Bus địa chỉ), bus địa chỉ được sử dụng đặc biệt để truyền tín hiệu địa chỉ, cho biết địa chỉ nguồn dữ liệu trên bus dữ liệu và địa chỉ của dữ liệu đích trong bộ nhớ chính hoặc thiết bị I/O, cũng trỏ đến địa chỉ bộ nhớ mà CPU sẽ hoạt động. Bus địa chỉ là đường truyền một chiều (địa chỉ chỉ có thể được truyền từ CPU đến cổng của bộ nhớ ngoài hoặc thiết bị I/O) và số bit của nó liên quan đến kích thước của không gian bộ nhớ chính.

Khả năng đánh địa chỉ của CPU

Đơn vị lưu trữ nhỏ nhất của máy tính là một byte. Máy tính nhóm 8 bit thành một nhóm gọi là byte và mỗi byte tương ứng với một địa chỉ bộ nhớ. Địa chỉ của bộ nhớ được đánh số bắt đầu từ 0 và tăng dần. Địa chỉ cuối cùng là tổng số byte của bộ nhớ - 1. CPU chỉ cần biết địa chỉ của một loại dữ liệu nhất định và nó có thể trực tiếp đến vị trí bộ nhớ tương ứng để trích xuất dữ liệu.

Khả năng đánh địa chỉ của CPU liên quan đến độ rộng bit bus địa chỉ của nó và không liên quan gì đến độ rộng bus dữ liệu (độ rộng bit CPU = độ rộng bit bus dữ liệu). Độ rộng bus địa chỉ của CPU 16 bit có thể là 20 bit hoặc 24 bit. Độ rộng bit của CPU không được nhỏ hơn độ rộng bit của bus địa chỉ. Việc chuyển đổi dữ liệu cần được thực hiện thông qua North Bridge, điều này khiến công việc trở nên phức tạp hơn. bus địa chỉ tại một thời điểm. Tốt nhất là sử dụng CPU 16 bit và địa chỉ 16 bit. Độ rộng bit của bus phù hợp, nhưng độ rộng bit của CPU không được lớn hơn độ rộng bit của bus địa chỉ.

Độ rộng bit của bus địa chỉ xác định kích thước của bộ nhớ chính mà CPU có thể truy cập trực tiếp. CPU chỉ định vị trí của đơn vị lưu trữ thông qua bus địa chỉ (lưu ý rằng đó là byte chứ không phải từ). được truyền trên bus địa chỉ sẽ xác định số lượng thông tin mà CPU có thể truy cập.

Nếu máy tính 8 bit có bus địa chỉ 16 bit thì có 16 dòng địa chỉ để truyền tín hiệu địa chỉ và dữ liệu mà mỗi dòng có thể truyền là 0 hoặc 1. Khi đó không gian địa chỉ tối đa của nó là 2^16B= 64 *1024B = 64KB Khả năng đánh địa chỉ của CPU bị ảnh hưởng bởi độ rộng bit bus địa chỉ của nó và không liên quan gì đến độ rộng bit CPU của nó.

CPU 32 bit có hỗ trợ bộ nhớ lên tới 4G không?

64-bit và 32-bit đề cập đến độ rộng dữ liệu của thanh ghi CPU, còn được gọi là độ rộng bit của CPU, sự khác biệt chính giữa chúng là số lượng byte dữ liệu mà CPU có thể tính toán cùng một lúc.

• CPU 32 bit có nghĩa là bộ xử lý có thể tính toán 4 byte cùng một lúc, tức là nó có thể tính toán dữ liệu 32 bit cùng một lúc.
• CPU 64 bit có nghĩa là bộ xử lý có thể tính toán 8 byte mỗi lần, nghĩa là nó có thể tính toán dữ liệu 64 bit cùng một lúc.

CPU 32 bit hỗ trợ bộ nhớ lên tới 4G. Điều này được tính toán như thế nào? Điều kiện tiên quyết của nó là độ rộng bit của CPU bằng với độ rộng bit bus địa chỉ của CPU 32 bit và độ rộng bit bus địa chỉ của nó cũng là 32 bit. Theo độ rộng bit bus địa chỉ, chúng ta có thể tính được: 2^. 32B = 4GB, 2^35b = 4GB và mức tối đa Khả năng đánh địa chỉ bộ nhớ chỉ có thể đạt tới 4G. Ngay cả khi chúng ta lắp thẻ nhớ 8G vào máy tính 32 bit này, nó cũng không cải thiện được khả năng tính toán của nó. Nhưng chúng tôi vừa trích dẫn trường hợp phổ biến nhất, CPU 32 bit, có độ rộng bus địa chỉ cũng có thể là 36 hoặc 40 bit.

xe buýt điều khiển

Bus điều khiển (Bus điều khiển) được sử dụng để truyền tín hiệu điều khiển hoặc trạng thái. Bus điều khiển là truyền hai chiều và thường được sử dụng để gửi và nhận tín hiệu, chẳng hạn như đọc bộ nhớ, ghi bộ nhớ, ngắt, thiết lập lại thiết bị và các tín hiệu khác. Độ rộng của bus điều khiển quyết định khả năng điều khiển các thiết bị bên ngoài của CPU.

Chia sẻ và độc quyền của xe buýt

Bus có đặc điểm chia sẻ và chia sẻ thời gian: Chia sẻ thời gian có nghĩa là chỉ một thành phần được phép gửi thông tin đến bus cùng một lúc. Nếu có nhiều thành phần trong hệ thống, chúng chỉ có thể gửi thông tin đến bus một cách kịp thời. -chia sẻ. Chia sẻ có nghĩa là nhiều thành phần có thể được kết nối với bus và thông tin trao đổi giữa mỗi thành phần có thể được chia sẻ theo cách chia sẻ thời gian thông qua nhóm đường này.

Nghĩa là, chỉ một thành phần được phép điều khiển xe buýt tại một thời điểm nhất định và có thể gửi thông tin đến xe buýt, nhưng nhiều thành phần có thể nhận cùng một thông tin từ xe buýt cùng một lúc.

Cấu trúc bus hệ thống

Chúng ta đã nói về khái niệm thiết kế bus hệ thống. Chúng ta hãy xem cấu trúc bus thực tế trong máy tính.

Cấu trúc xe buýt đơn

Cấu trúc bus đơn ban đầu chỉ có một bus được gọi là bus hệ thống, kết nối các bộ phận khác nhau. Tất cả giao tiếp giữa các thiết bị phải đi qua bus hệ thống. Cấu trúc bus đơn sẽ có vẻ tương đối nặng và chỉ có hai thiết bị có thể. giao tiếp cùng lúc Các thiết bị muốn giao tiếp phải chờ. Do đó, tải lớn và không thể hỗ trợ các hoạt động đồng thời.

Cấu trúc xe buýt kép

Do tốc độ truy cập của các thiết bị I/O rất chậm nên tài nguyên đắt tiền như vậy của CPU không thể giữ nó chờ phản hồi của thiết bị I/O, do đó, một bus I/O được thêm vào để kết nối nhiều thiết bị và kênh bên ngoài. Truyền dữ liệu và tách các thiết bị I/O tốc độ thấp khỏi một bus duy nhất. Cái còn lại là bus bộ nhớ chính, được sử dụng để truyền dữ liệu giữa CPU, bộ nhớ chính và các kênh.

Kênh là bộ xử lý có chức năng đặc biệt có thể quản lý thống nhất các thiết bị I/O.

Cấu trúc ba xe buýt

Cấu trúc ba bus thêm một bus DMA vào cấu trúc hai bus (bus bộ nhớ chính, bus I/O).

DMA (truy cập bộ nhớ trực tiếp) là một tính năng rất quan trọng của máy tính hiện đại. Trước khi xuất hiện, bus bộ nhớ chính và bus IO đọc dữ liệu của bộ nhớ và các thiết bị IO, tất cả đều được điều khiển bởi CPU vì tốc độ đọc của CPU nhanh hơn. hơn Sự chênh lệch tốc độ đọc giữa bộ nhớ chính, thiết bị IO và ổ cứng nhanh hơn nhiều (không giống nhau về số lượng) cấp độ), CPU là một nguồn tài nguyên rất tốn kém và không được phép chờ dữ liệu phản hồi từ bộ nhớ chính và các thiết bị IO. Do đó, với DMA, CPU sẽ chuyển quyền điều khiển bus cho DMA, do đó DMA. CPU không thể điều khiển được. Nó được bộ điều khiển DMA triển khai và hoàn thiện để chỉ tương tác với bộ nhớ chính và các thiết bị IO. Không có cách nào để giữ lại cảnh và khôi phục quá trình cảnh như phương pháp xử lý ngắt. Kênh truyền dữ liệu trực tiếp được mở cho các thiết bị RAM và IO thông qua phần cứng, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả của CPU.

Chúng tôi biết rằng quyền điều khiển xe buýt là độc quyền về chia sẻ thời gian. Sau khi bộ điều khiển DMA có được quyền điều khiển xe buýt, CPU sẽ ngừng hoạt động ngay lập tức hoặc chỉ thực hiện các hoạt động nội bộ. Sau khi DMA hoàn thành nhiệm vụ, nó sẽ trả lại quyền điều khiển xe buýt. bộ điều khiển DMA và CPU có quyền truy cập Các yêu cầu nội bộ có thể gửi địa chỉ, dữ liệu và các tín hiệu khác tới bus mà không cần trải qua quá trình "thiết lập ứng dụng-trả lại quyền điều khiển bus". để luân phiên truy cập vào bộ nhớ. Vì tốn rất ít thời gian nên xảy ra hiện tượng “truy cập đồng thời” vào bộ nhớ.

Do đó, bus DMA cải thiện hiệu suất của các thiết bị I/O, cho phép chúng phản hồi các lệnh nhanh hơn và cải thiện thông lượng hệ thống.

Ngoài ra còn có bốn cấu trúc bus, cấu trúc bus PCI, cấu trúc bus độc lập kép, v.v. mà tôi sẽ không giới thiệu. Nếu quan tâm, bạn có thể tự mình kiểm tra các thông tin liên quan.

Bốn giai đoạn truyền tải xe buýt

1. Giai đoạn phân bổ ứng dụng: Mô-đun chính (hoặc thiết bị chính) cần sử dụng bus gửi đơn đăng ký và tổ chức trọng tài bus quyết định cấp quyền sử dụng bus cho chu kỳ truyền tiếp theo cho người nộp đơn. Giai đoạn này cũng có thể được chia thành hai giai đoạn: yêu cầu truyền tải và phân xử bus.
2. Giai đoạn đánh địa chỉ: Mô-đun chính đã có quyền sử dụng sẽ gửi địa chỉ và các lệnh liên quan của mô-đun phụ sẽ được truy cập lần này thông qua bus và khởi động mô-đun phụ tham gia vào quá trình truyền này.
3. Giai đoạn truyền: Mô-đun chính và mô-đun phụ trao đổi dữ liệu và dữ liệu có thể được truyền theo một hoặc hai hướng.
4. Giai đoạn kết thúc: Tất cả thông tin liên quan của mô-đun chính sẽ bị xóa khỏi bus hệ thống, từ bỏ quyền sử dụng bus.

trọng tài xe buýt

Vì máy tính có nhiều thiết bị nên chắc chắn sẽ xảy ra vấn đề nhiều thiết bị cạnh tranh quyền điều khiển xe buýt cùng một lúc. Tại thời điểm này, việc phân xử xe buýt là cần thiết để cho phép một thiết bị nhất định chỉ có được quyền điều khiển xe buýt trước tiên. điều khiển có thể bắt đầu truyền dữ liệu. Thiết bị không thắng chỉ có thể đợi thiết bị thắng hoàn tất xử lý trước khi thực hiện.

Phương thức trọng tài bus có thể được chia thành hai loại: phương pháp chủ tịch tập trung và phương thức trọng tài phân tán theo cơ chế kiểm soát trọng tài của nó.

Cách tiếp cận CEO tập trung

Logic điều khiển bus về cơ bản tập trung vào một thiết bị (chẳng hạn như CPU). Tất cả các yêu cầu bus được tập trung và phân xử bằng thuật toán phân xử cụ thể, được gọi là phân xử tập trung. Các phương pháp phân xử tập trung bao gồm truy vấn chuỗi, truy vấn thời gian truy cập và phương thức yêu cầu độc lập.

1. Phương pháp truy vấn chuỗi

Tất cả các thành phần trên bus đều chia sẻ một bus. Khi một thành phần yêu cầu sử dụng bus, nó phải gửi tín hiệu yêu cầu bus đến bộ điều khiển bus thông qua đường này. Bộ điều khiển bus kiểm tra xem bus có bận hay không, nếu bus không bận, nó sẽ ngay lập tức gửi tín hiệu phản hồi bus, tín hiệu này được truyền nối tiếp từ thành phần này sang thành phần tiếp theo thông qua đường phản hồi bus BG và lần lượt được truy vấn. Nếu thành phần đến phản hồi tín hiệu không có yêu cầu bus, tín hiệu sẽ được truyền ngay đến thành phần tiếp theo; nếu thành phần đến phản hồi tín hiệu có yêu cầu bus, tín hiệu sẽ bị chặn và sẽ không được truyền đi. Nói cách khác, người tạo ra tín hiệu “bus bận” là thiết bị thu được điều khiển bus.

Trong truy vấn chuỗi, một thành phần càng gần bộ điều khiển bus thì mức độ ưu tiên của nó càng cao; thành phần càng ở xa bộ điều khiển bus thì mức độ ưu tiên của nó càng thấp. Ưu điểm: Truy vấn theo chuỗi chỉ yêu cầu một vài dòng điều khiển để đạt được điều khiển bus theo thứ tự ưu tiên nhất định. Nó có cấu trúc đơn giản và dễ mở rộng.

Nhược điểm: Nhạy cảm với các lỗi mạch phần cứng và không thể thay đổi mức độ ưu tiên. Khi các thành phần có mức ưu tiên cao thường xuyên yêu cầu sử dụng bus, các thành phần có mức ưu tiên thấp hơn sẽ không thể sử dụng bus trong một thời gian dài.

2. Phương thức truy vấn theo lịch trình hẹn giờ

Nó sử dụng bộ đếm để kiểm soát quyền sử dụng bus. So với phương pháp truy vấn chuỗi, nó có thêm một dòng địa chỉ và ít hơn một dòng phản hồi bus BG. Nó vẫn chia sẻ một dòng yêu cầu bus. Khi bộ điều khiển bus nhận được tín hiệu yêu cầu bus và xác định rằng bus không hoạt động, bộ đếm bắt đầu đếm và giá trị đếm được gửi đến từng thành phần thông qua dòng địa chỉ của thiết bị. Khi giá trị đếm trên dòng địa chỉ phù hợp với địa chỉ của thiết bị bus được yêu cầu, thiết bị sẽ nhận được điều khiển bus và chấm dứt việc đếm và truy vấn bộ đếm.

Ưu điểm: Việc đếm có thể bắt đầu từ "0". Lúc này, khi thứ tự ưu tiên của thiết bị được cố định thì mức độ ưu tiên của thiết bị sẽ được sắp xếp theo thứ tự giảm dần là 0, 1,...,n và được cố định; việc đếm cũng có thể bắt đầu từ Bắt đầu từ điểm cuối cuối cùng, phương pháp vòng lặp được sử dụng. Tại thời điểm này, mức độ ưu tiên của các thiết bị sử dụng bus là bằng nhau; giá trị ban đầu của bộ đếm cũng có thể được thiết lập bởi chương trình. có thể được thay đổi và không có phương pháp truy vấn chuỗi nào cho lỗi mạch này.

Nhược điểm: Số lượng dòng điều khiển tăng lên (nếu có n thiết bị thì cần khoảng ⌈log2n⌉ + 2 dòng điều khiển) và việc điều khiển tương đối phức tạp hơn so với truy vấn chuỗi.

3. Phương thức yêu cầu độc lập

Mỗi thiết bị có một cặp đường yêu cầu bus BR_i_ và đường kích hoạt bus BG_i_. Khi một thành phần trên bus cần sử dụng bus, nó sẽ gửi tín hiệu yêu cầu bus thông qua dòng yêu cầu bus tương ứng và xếp hàng vào bộ điều khiển bus khi bộ điều khiển bus quyết định phê duyệt yêu cầu của một thành phần nhất định theo mức độ ưu tiên nhất định. theo thứ tự, nó sẽ gửi tín hiệu đến thành phần đó. Bus sẽ phản hồi tín hiệu đó. Khi thành phần đó nhận được tín hiệu này, nó sẽ có quyền sử dụng bus và bắt đầu truyền dữ liệu.

Ưu điểm: Tốc độ phản hồi nhanh, bus cho phép gửi tín hiệu BG trực tiếp từ bộ điều khiển đến thiết bị liên quan mà không cần phải truyền hay truy vấn giữa các thiết bị, điều khiển mức độ ưu tiên khá linh hoạt. Nhược điểm: số lượng đường điều khiển lớn (có n thiết bị, cần 2n + 1 đường điều khiển, đường điều khiển bổ sung là đường BS, dùng để cho phép thiết bị phản hồi về thành phần điều khiển bus mà bus đã được sử dụng hết ), logic điều khiển bus phức tạp hơn.

Phương thức trọng tài phân tán

Phương thức trọng tài phân tán không yêu cầu trọng tài trung tâm. Mỗi mô-đun chính tiềm năng có mã số trọng tài và trọng tài riêng. Khi có yêu cầu xe buýt, họ sẽ gửi số trọng tài duy nhất của mình đến xe buýt trọng tài dùng chung. Mỗi trọng tài sẽ so sánh số trọng tài thu được từ xe buýt trọng tài với số trọng tài của chính mình. có mức độ ưu tiên cao, yêu cầu bus của nó sẽ không được phản hồi và số trọng tài của nó sẽ bị thu hồi. Cuối cùng, số trọng tài của người chiến thắng vẫn còn trên xe trọng tài.

Chỉ số hiệu suất xe buýt

1. chu kỳ truyền dẫn xe buýt. Đề cập đến thời gian cần thiết cho hoạt động của bus (bao gồm giai đoạn ứng dụng, giai đoạn đánh địa chỉ, giai đoạn truyền và giai đoạn kết thúc), được gọi là chu kỳ bus. Một chu kỳ truyền bus thường bao gồm một số chu kỳ đồng hồ bus.
2. Chu kỳ đồng hồ xe buýt. Đó là chu kỳ đồng hồ của máy. Máy tính có một đồng hồ thống nhất để điều khiển các thành phần khác nhau của toàn bộ máy tính và bus cũng được điều khiển bởi đồng hồ này.
3. Tần số hoạt động của xe buýt. Tần số của các hoạt động khác nhau trên bus là nghịch đảo của chu kỳ bus. Trên thực tế đề cập đến số lần dữ liệu được truyền trong vòng 1 giây.
4. chiều rộng xe buýt. Còn được gọi là độ rộng bit bus, đó là số bit dữ liệu có thể được truyền trên bus cùng một lúc. Nó thường đề cập đến số lượng bus dữ liệu. Ví dụ: 32 được gọi là bus 32 bit.
5. băng thông xe buýt. Nó có thể được hiểu là tốc độ truyền dữ liệu của bus, tức là số bit dữ liệu có thể được truyền trên bus cùng lúc trên một đơn vị thời gian. Nó thường được đo bằng số byte được truyền mỗi giây và. đơn vị có thể được biểu thị bằng B/s. Băng thông bus = tần số hoạt động của bus * (độ rộng bus / 8).
6. Ghép kênh xe buýt. Ghép kênh bus có nghĩa là một đường tín hiệu truyền thông tin khác nhau tại các thời điểm khác nhau, do đó có thể sử dụng ít đường hơn để truyền nhiều thông tin hơn, do đó tiết kiệm không gian và chi phí.
7. Số lượng đường tín hiệu Tổng của ba loại bus: bus địa chỉ, bus dữ liệu và bus điều khiển được gọi là số lượng đường tín hiệu.

Trong số đó, các chỉ số hiệu suất quan trọng nhất của xe buýt là độ rộng của xe buýt, tần số hoạt động của xe buýt và băng thông của xe buýt đề cập đến tốc độ truyền cao nhất mà bản thân xe buýt có thể đạt được. Băng thông bus = chiều rộng bus * tần số bus. Ví dụ: nếu tần số hoạt động của bus là 22 MHz và độ rộng bus là 16 bit thì băng thông bus = 22 * ​​​​(16/8) = 44 MB/s.

coda

Cảm ơn các bạn đã đọc đến cuối tôi tin mọi người đều hiểu xe buýt là gì? Tại sao máy tính sử dụng bus? Cũng như khái niệm thiết kế của xe buýt, một số đặc điểm chung của xe buýt, sự tương tác giữa xe buýt và bộ nhớ, sau đó nói về cấu trúc của xe buýt, DMA và các công nghệ quan trọng khác của máy tính hiện đại, và cuối cùng giới thiệu phân xử xe buýt và các chỉ số hoạt động của nó, tôi hy vọng mọi người sẽ đạt được điều gì đó.

---

Tài liệu tham khảo: "Hiểu biết chuyên sâu về hệ thống máy tính, Ấn bản thứ ba" "Các nguyên tắc cấu tạo máy tính" "Giới thiệu chuyên sâu về các nguyên lý cấu tạo máy tính" https://blog.csdn.net/qq_42896653/article/details/105329078 https://blog.csdn.net/ weixin_42394252/article/details/106073221 https://blog.csdn.net/qq_42896653/article/details/105329078.

---

Bài viết này kết thúc tại đây. Nếu bài viết của tôi hữu ích với bạn, hãy giúp tôi bằng ba cú nhấp chuột: thích, theo dõi và thu thập. Sự ủng hộ của bạn sẽ khuyến khích tôi tạo ra những bài viết chất lượng hơn. .

Kỹ năng nội bộ máy tính, mã nguồn JAVA, phát triển nghề nghiệp, thực hành dự án, liên quan đến phỏng vấn và nhiều bài viết chất lượng cao khác lần đầu tiên được xuất bản trên tài khoản công khai "Maverick Hululu".

Bài cuối cùng nói về xe buýt cao tốc trong máy tính là gì? Bài viết này chỉ vậy thôi, nếu bạn muốn biết thêm về đường cao tốc trong máy tính - xe buýt là gì? Về nội dung, vui lòng tìm kiếm các bài viết của CFSDN hoặc tiếp tục duyệt các bài viết liên quan. Tôi hy vọng bạn sẽ ủng hộ blog của tôi trong tương lai! .