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Galeria de mapas mentais barramento do sistema

barramento do sistema

Este é um mapa mental sobre barramentos do sistema. O conteúdo principal inclui: controle de comunicação de barramento, estrutura de barramento, classificação de barramento, controle de barramento, características de barramento e conceitos de barramento.

Editado em 2024-10-27 10:47:50

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barramento do sistema

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barramento do sistema

conceito de ônibus

Na verdade, o barramento é composto por muitas linhas e canais de transmissão. Cada linha pode transmitir códigos binários bit a bit. Uma sequência de códigos binários pode ser transmitida um por um dentro de um período de tempo.

Estrutura do ônibus

Arquitetura de barramento único centrada em CPU

Vantagens: Vários dispositivos de E/S são pendurados no barramento de E/S através da interface de E/S, facilitando a adição e exclusão de dispositivos.

Desvantagens: Essa estrutura ainda ocupa a CPU quando o dispositivo de E/S troca informações com a memória principal, afetando também a eficiência de trabalho da CPU.

Estrutura de ônibus único

Vantagens: Quando o dispositivo de E/S troca informações com a memória principal, em princípio, isso não afeta o trabalho da CPU, e a CPU ainda pode continuar a processar operações que não acessam o armazenamento ou dispositivos de E/S. Isso melhora a eficiência da CPU

Desvantagens: Existe apenas um conjunto de barramentos. Quando cada componente quiser ocupar o barramento em um determinado horário, ocorrerão conflitos.

Arquitetura de barramento duplo centrada na memória

Vantagens: Com base no barramento único, é aberto um barramento entre a CPU e a memória principal, denominado barramento de armazenamento. Este grupo de barramentos possui alta velocidade e é utilizado apenas para transmitir informações entre a memória principal e a CPU, o que não apenas melhora a eficiência da transmissão, reduzindo a carga no barramento do sistema e mantendo o recurso de troca de informações entre dispositivos de E/S e memória sem passar pela CPU.

Desvantagem: podem ocorrer conflitos durante a troca de informações

Estrutura de barramento duplo

A característica da estrutura de barramento duplo é separar os dispositivos de E/S de velocidade mais baixa do barramento único para formar uma estrutura na qual o barramento de armazenamento e o barramento de E/S são separados e a velocidade de resposta muda.

Estrutura de três ônibus

O barramento de armazenamento de subtópico é usado para transmissão entre CPU e armazenamento. O barramento de E/S é usado para transferir informações entre a CPU e vários dispositivos de E/S e é usado para trocar informações diretamente entre dispositivos de E/S de alta velocidade e armazenamento. Entre as três estruturas de linha, apenas um barramento pode ser usado por vez. O barramento de armazenamento e o barramento de DNA não podem acessar os componentes ao mesmo tempo. O barramento de E/S só pode ser usado quando a CPU executa instruções de E/S.

Classificação de ônibus

De acordo com o método de transmissão de dados

Barramento de transferência paralelo

barramento de transmissão serial

Por largura de transferência

Barramento de transmissão de 8 bits

Barramento de transmissão de 16 bits

Barramento de transferência de 32 bits

De acordo com o escopo de uso

barramento periférico

Barramento de medição e controle

barramento de comunicação de rede

Diferenças de acordo com as peças de conexão

Barramento no chip

barramento do sistema

barramento de comunicação

Diferentes informações são transmitidas de acordo com o barramento do sistema

barramento de dados

barramento de endereço

barramento de controle

Características do ônibus

desempenho do ônibus

①Largura do barramento: geralmente se refere ao número de barramentos de dados, expresso em bits, como 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits (ou seja, 8, 16, 32, 64).

② Largura de banda do barramento: A largura de banda do barramento pode ser entendida como a taxa de transmissão de dados do barramento, ou seja, o número de bits de dados transmitidos no barramento por unidade de tempo. Geralmente é medido pelo número de bytes de informação transmitidos por segundo. a unidade disponível é MBps (megabytes por segundo expresso). Por exemplo, se a frequência operacional do barramento for 33 MHz e a largura do barramento for 32 bits (4B), a largura de banda do barramento será 33x(32÷8)=132 MBps.

③Sincronização/assíncrona do relógio: O barramento onde os dados do barramento funcionam de forma síncrona com o relógio é chamado de barramento síncrono, e o barramento que funciona de forma assíncrona com o relógio é chamado de barramento assíncrono.

④Multiplexação de barramento: Dois sinais são transmitidos de maneira compartilhada em uma linha de sinal. Por exemplo, normalmente o barramento de endereços e o barramento de dados são barramentos fisicamente separados. O barramento de endereços transmite códigos de endereço e o barramento de dados transmite informações de dados. A fim de melhorar a utilização do barramento e otimizar o projeto, o barramento de endereço e o barramento de dados compartilham um conjunto de linhas físicas, e os sinais de endereço e sinais de dados são transmitidos de maneira compartilhada neste conjunto de linhas físicas, que é a multiplexação do barramento.

⑤ Número de linhas de sinal: a soma dos três números do barramento: barramento de endereço, barramento de dados e barramento de controle.

⑥Modo de controle de barramento: incluindo trabalho burst, configuração automática, modo de arbitragem, modo lógico, modo de contagem, etc.

⑦Outros indicadores: como capacidade de carga, tensão de alimentação (se é usado 5V ou 3,3V), se a largura do barramento pode ser expandida, etc.

controle de ônibus

Consultas encadeadas: sensíveis a falhas de circuito

Consulta de contagem de tempo: não tão sensível a falhas de circuito quanto a consulta de cadeia, mas o controle é complexo

Método de solicitação independente: resposta rápida, sequência flexível de prioridade e limite e controle complexo

Controle de comunicação de barramento

ciclo de ônibus

Estágio de alocação de aplicativos

fase de endereçamento

fase de transferência

fase final

Método de comunicação

Comunicação síncrona

Comunicação assíncrona

(1) Nenhum método de intertravamento Depois que o módulo mestre envia o sinal de solicitação, ele não precisa esperar pelo sinal de resposta do módulo escravo. Em vez disso, após um período de tempo, ele confirma que o módulo escravo recebeu o sinal de solicitação e então cancela seu sinal de solicitação; depois que o módulo escravo receber o sinal de solicitação, ele cancelará o sinal de solicitação quando as condições permitirem. Um sinal de resposta será enviado quando o módulo estiver em execução e após um período de tempo (as configurações deste período são diferentes para diferentes dispositivos), após confirmar que o módulo principal recebeu o sinal de resposta, o sinal de resposta é automaticamente revogado. Percebe-se que não existe uma relação interligada entre as partes da comunicação. Por exemplo, quando a CPU grava informações na memória principal, a CPU deve fornecer sucessivamente sinais de endereço, escrever comandos e gravar dados, ou seja, este método é utilizado.

(2) Método semi-intertravado Quando o módulo mestre envia um sinal de solicitação, ele deve aguardar o sinal de resposta do módulo escravo antes de cancelar seu sinal de solicitação. Existe uma relação de intertravamento e o módulo escravo envia um sinal de resposta após receber o sinal de solicitação, mas não o faz. tem que esperar para saber que o sinal de solicitação do módulo mestre foi Cancelado, mas cancela automaticamente seu sinal de resposta após um período de tempo, sem relacionamento de intertravamento. Como um lado tem uma relação de entrelaçamento e o outro lado não tem uma relação de entrelaçamento, é chamado de método de semi-entrelaçamento. Por exemplo, em um sistema multimáquina, quando uma CPU precisa acessar a memória compartilhada (memória acessível a todas as CPUs), após a CPU emitir um comando de acesso à memória, ela deve receber um sinal de resposta de que a memória não está ocupada antes que possa realmente execute a operação de acesso à memória.

(3) Método de intertravamento completo Quando o módulo mestre envia um sinal de solicitação, ele deve aguardar a resposta do módulo escravo antes de cancelar seu sinal de solicitação; quando o módulo escravo envia um sinal de resposta, deve aguardar até ser informado que o sinal de solicitação do módulo mestre foi cancelado antes; cancelando seu sinal de resposta. Existe uma relação interligada entre as duas partes, por isso é chamado de método de interligação total. Por exemplo, na comunicação em rede, ambas as partes comunicantes adotam um método totalmente interligado. A comunicação assíncrona pode ser usada para transferência paralela ou serial. A comunicação paralela assíncrona pode ser vista na Figura 5.6, onde “Ready” e “Strobe” são sinais de contato. Na comunicação serial assíncrona, não há relógio de sincronização e não há necessidade de transmitir sinais de sincronização durante a transmissão de dados. Para confirmar os caracteres transmitidos, o formato de caractere acordado é: 1 bit de início (nível baixo), 5 ~ 8 bits de dados (como o código ASCII é de 7 bits), 1 bit de paridade (para detecção de erros) 1 ou 1,5 ou 2 bits de parada (alto). Ao transmitir, o bit inicial é seguido pelo bit mais baixo do caractere a ser transmitido e o final de cada caractere é um bit de parada de alto nível. O bit inicial ao bit final constitui um quadro e o intervalo entre dois quadros pode ter qualquer comprimento. A Figura 3.19 é um formato de transmissão serial assíncrona com duas taxas de transmissão de dados. A Figura 3.19 (a) possui bits ociosos (alto nível) entre dois quadros, enquanto a Figura 3.19 (b) não possui bits ociosos entre dois quadros, portanto os dados A taxa de transferência. é mais alto.

comunicação semissíncrona

Comunicação separada