第3章 系统总线
教材课后思考题与习题：
2.1 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？
- 总线：连接多个部件（模块）的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
- 总线传输特点：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收相同的信息。
- 为了减轻总线上的负载，各种 I/O 设备要通过 I/O 接口接在总线上，而且还要通过三态门挂在总线上，没有数据交换时置成高阻态。
2.2 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，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？
- 总线分类：
- 按数据的传输方式：分为并行传输总线和串行传输总线
- 按使用范围：分为计算机总线、测控总线、网络通信总线
- 按连接部件：片内总线、系统总线、通信总线
- 系统总线：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。按照系统总线传输信息的不同，又可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线：
- 数据总线：用来传输各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。
- 地址总线：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。单向传输，其位数与存储单元的个数有关（几次幂的关系）。
- 控制总线：用来发出各种控制信号的，对任意控制线而言，是单向的。与机器字长、存储字长、存储单元无关。
2.3 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。
- 单总线结构：
将CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）都挂到一组总线上，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。
特点：结构简单，便于扩充，但所有的传送都通过这组共享总线，因此极易形成计算机系统的瓶颈。它也不允许两个以上的部件在同一时刻向总线传输信息，这就必然会影响系统工作效率的提高。
- 双总线结构：
将速度较低的 I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构。图中通道是一个具有特殊功能的处理器，CPU将一部分功能下放给通道，使其对I/O设备具有统一管理的功能，以完成外部设备与主存储器之间的数据传送，其系统的吞吐能力可以相当大。此结构多用于大、中型计算机系统。
如果将速率不用的I/O设备进行分类，然后将它们连接在不同的通道上，那么计算机系统的工作效率将会更高，由此发展成多总线结构。
- 三总线结构1：
主存总线用于CPU与主存之间的传输；I/O总线供CPU与各类I/O设备之间的传递信息；DMA总线用于高速I/O设备（磁盘、磁带等）与主存之间直接交换信息。
在三总线结构中，任一时刻只能使用一种总线。主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取，I/O总线只有在CPU执行I/O指令时才能用到。
三总线结构2：
2.4 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？
2.5 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。
2.6 试比较同步通信和异步通信。
2.7 画图说明异步通信中请求与回答有哪几种互锁关系？
2.8 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？
2.9 分离式通讯有何特点，主要用于什么系统？
2.10 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plug and play？哪些总线有这一特点？
2.11 画一个具有双向传输功能的总线逻辑图。
2.12 设数据总线上接有A、B、C、D四个寄存器，要求选用合适的74系列芯片，完成下列逻辑设计：
（1） 设计一个电路，在同一时间实现D→A、D→B和D→C寄存器间的传送；
（2） 设计一个电路，实现下列操作：
T0时刻完成D→总线；
T1时刻完成总线→A；
T2时刻完成A→总线；
T3时刻完成总线→B。
2.13 什么是总线的数据传输率，它与哪些因素有关？
2.14 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？
2.15 在一个32位的总线系统中，总线的时钟频率为66MHZ，假设总线最短传输周期为4个时钟周期，试计算总线的最大数据传输率。若想提高数据传输率，可采取什么措施？
2.16 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。
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