计算机组成原理（下） - 图文(3)

①控制器在决定要进行数据传送的下一个周期T，在本设备对应的请求线上发出TR信号。 ②在该周期末尾判断优先权更高的TR线状态。

③如果没有更高的TR请求,则撤掉本身的TR请求，在下一周期进行数据传送;如果有更高的 TR请求，则不撤掉本身的TR请求，继续做步骤②。 (2)图6. 5(b)的时序图表示一个有三个设备先后控制总线，且设备2连续传送两个数据的数传序列。三个设备(控制器)控制总线的过程如下:

①控制器3在T1周期发总线请求TR3，控制器1和控制器2在T2周期发总线请求TR1，和TR2。

②在T1结束时，控制器3的判别电路识别没有优先权更高的TR请求，因而撤掉TR3，在T2周期进行数据传送。

③在T2结束时，控制器2识别TR1是高的，所以继续保持TR2为高，等待传送机会;而控制器1 识别没有更高级的请求，故撇去TR1，在T3周期进行数据传送。 ④在T3结東时，控制器2识别没有更高级的请求，便撇掉TR2 ，在T4周期进行数据传送。 ⑤控制器2希望連续传送两个数据，所以在T4周期传送数据的同时，升高 TR0 以占用T5周期传送第二个数据，因为 TR0具有最高优先权。

图6. 5(a)中，控制器4没有TR4信号，这是因为它的优先级最低，其他控制器不必获得TR4

信号，控制器4传送数据前不需要发请求信号，在没有任何TR请求的下一周期使可传送数据。TR0不固定分配给任何控制器，只给需连续传送数据(并已获得总线控制制权)的控制器用。

9.图6. 6为某单总线微机系统的数据输入时序图，请说明其传送过程。

【解】图6. 6是数据由从设备到主设备的传送时序图。 首先主设备在地址总线上发出从设备地址,在控制线上发出读信号如图中( 1 ) (此处读表示数据由从设备到主设备，一般指数据从内存到CPU和其他的 I/0设备,而写命令则表示相反的过程) 。 在延迟一段时间(此处是150ns,用于信号畸变和设备地址译码)后,主设备发出主同步信号 MSYN 如图中(2) 。 从设备接到 MSYN后,开始读操作,并将读出的数据送到数据总线上,同时发从同步信号 SSYN如图中(3) 。 主设备接到 SSYN后,延迟一段时间后选通数据,并清除 MSYN即图中(4);再等待75ns后清除地址线和控制线即图中(5)。从设备接到MSYN下降信号后,清除数据线和 SSYN即图中(6) ,于是这一次数据传送结束。

11.计算机系统采用“面向总线”的形式有何优点? 【解】 面向总线结构形式的优点主要有:

①简化了硬件的设计。 从硬件的角度看,面向总线结构是由总线接口代替了专门的I/0接口,由总线规范给出了传输线和信号的规定,并对存储器、I/0设备和 CPU如何挂在总线上都作了具体的规定,所以,面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU插件、存储器插件以及 I/0插件等,将它们连入总线即可工作,而不必考虑总线的详细操作。 ② 简化了系统结构。整个系统结构清晰,连线少,底板连线可以印刷化。

③ 系统扩充性好。一是规模扩充,二是功能扩充。 规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件;功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。插件插入机器的位置往往没有严格的限制 。 这就使系统扩系既简单又快速可靠,而且也便于査错 。

④系统更新性能好。 因为 CPU、存储器、I/0接口等都是按总线规约挂到总线上的, 因而只要总线设计恰当,可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件,新的插件插到底板上对系统进行更新,而这种更新只需更新需要更新的插件,其他插件和底板连线一般不需更改。

12.请画出用异步方式连续传送字符“a”和“6”的波形图,已知数据位为8位，起止位1位,停止位1位，奇偶校验位1位(奇校验)。 【解】“a”的 ASCII码为61H=01100001B，1的个数为奇数，故校验位为0，“6”的ASCII码为36H=00110110B,1的个数为偶数,故校验位为1。波形如图6. 7所示。

13.画出链式査询电路的逻辑结构图,并说明这种电路的工作过程 。

【解】链式査询方式为每个使用总线的部件设置一定的优先级,在逻辑连接上离总线控制部件(总线仲裁器)越近的部件总线优先级越高。为分配总线使用权,在控制总线中增加三根信号线作为总线控制线: BB :总线忙信号,BB有效(低有效)说明总线正被占用。

BR:总线请求信号,BR有效(低有效)说明至少有一个总线部件正在申请总线使用权。 BG :总线授权(转让)信号 。 表示控制部件响应总线请求。该信号以菊花链的方式串行连接到总线上的各部件,每个部件均有 BGI和 BGO。若某部件的 BGI无效,则它必须置BGO无效。 对总线上的每个部件而言,当其需要申请总线使用权时,内部的逻辑电路将发出一个总线请求有效信号REQ。为便于多个部件的总线请求信号实现“线或”，REQ信号通过一个〇C 门反相器输出为BR信号。 同时,该 REQ信号反相后使 BGO无效,以禁止BG 信号向下传递 。 此时,如果从高优先级一侧传递进来的 BGI信号有效,则该部件接管总线,报画言号变低(OC输出) ,以禁止总线控制器分配总线使用权给其他部件。 若 REQ无效,则从高优先级一侧传递进来的BGI信号将向低优先级传递。

总线上有任一部件申请总线使用权时,BR信号就变为低电平。如果此时总线是空闲的,则BB为高电平。当BR=0且BB=1时,总线仲裁器令BG 有效。该BG 信号以菊花链的方式在各部件之间传递。

图6.8（a）给出了各部件内的链式查询电路的逻辑结构图。图6. 8(b)给出了总线仲裁器逻辑结构图。

这种电路的工作过程为：

①总线空闲(或由主控者使用时) ,BR,BE和BG均无效。 ②任何中清者可以通过置BR=0发出申请。 ③当BR=0且BB=1时控制部件使 BG=1。

④若某部件未申请而收到 BG= 1 ,则置 BGO=1(BG沿菊花链向下传递) 。

⑤若某部件发出申请后,在BR=0、BB= 1和 BGI= 1 (上升沿)三者同时满足的情况下接管总线,同时使 BGO=0,以禁止更低优先级的申请者接管总线使用权 。

⑥任何申请者在占用总线后均使BB=0,以禁止控制部件发出 BG= 1 。 (此时即使更高优先级的部件提出总线申请,也不能得到使用权(非强占优先))

⑦ 占用总线的部件在使用总线完毕后使 BB=1 ,以示归还总线 。 这样,按 BG信号的串行传递,可以达到按优先级使用总线的目的 。 14.何谓分布式仲裁?

【解】分布式仲裁不需要中央仲裁器,每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器 。 当它们有总线请求时,把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上,每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较 。 如果仲裁总线上的号大,则它的总线请求不予响应,并撤销它的仲裁号 。 最后,获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上,分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。

15.图6. 9是分布式仲裁器的逻辑结构图,请对此图进行分析说明。

【解】①所有参与本次竞争的各主设备将其竞争号 CN取反后打到 AB线上,以实现“线或”逻辑。 AB线上低电平表示至少有一个主设备的CNi为1;AB线上高电平表示所有主设备的CNi为0。

②竞争时CN与 AB逐位比较,从最高位(b7)至最低位(b0)以一维菊花链方式进行。 只有上一位竞争得胜者 Wi+1,位为1 ,且 CNi =1 ,或 CNi=0并 ABi为高电平时,才使 Wi 位为1。 但 Wi=0时,将一直向下传递,使其竞争号后面的低位不能送上AB线。

③竟争不过的设备自动撤除其竞争号。 在竞争期间,由于 W位输入的作用,各设备在其内部的 CN线上保留其竞争号并不破坏 AB线上的信息 。

④ 由于参加竟争的各设备速度不一致,这个比较过程反复(自动)进行,才有最后稳 …… 此处隐藏：2594字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……