コンピュータ構成の原則 - バス技術
開発
2023-05-08 08:00:07
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- 概要
- バス: 各ワイヤは、バイナリ データの 1 ビットを表す電気パルス信号を伝送します。伝送路＋インターフェース＋バスコントローラで構成されています。
- 伝送ラインには、情報ライン (データ、アドレス、制御バス)、電源ライン、グランドラインが含まれます。
- バス上のコンポーネントは、いくつかのトライステート ゲートとバッファ レジスタで構成されるインターフェイスを介してバスに接続する必要があります。
- 特性：
- 特徴
- 送信される情報の性質に応じて: アドレス、データ、制御
- コンポーネントの接続による: システムバス (プロセッサバス)、入出力バス (I/O バス)
- コンピュータシステムの位置によると：オンチップ、バックプレーン、ボード間、通信
- 物理的特性（機械的特性）：プラグ、ソケット、ピン数、固定方法など データ伝送ビット数は、シリアル（1 ライン）、パラレル（複数ライン）に分けられます。
- 電気的特性：転送方向と有効レベル範囲
- 双方向バス
- 全二重: 同時に 2 方向に情報を送信できるようにする
- 制御バスには出力信号線と入力信号線の両方がありますが、すべて単方向です。
- 情報の一意性を確保するため、情報の流れは常に一方向に限られます。
- 分類：
- オンチップ バス: マイクロプロセッサの内部バス。ALU とマイクロプロセッサ内のさまざまなレジスタ間の相互接続と情報伝送に使用されます。シングル、デュアル、トリプルバスに分割
- システム バス: コンピュータ コンポーネント間の情報伝送ライン。3 つのバスにそれぞれ対応するデータ、アドレス、および制御情報を転送します。内部バス、マイコンバス、バックプレーン、ボードレベル、ボード間バスとも呼ばれます。
- アドレス バス: CPU によって発行され、アクセス可能なストレージ スペースのサイズは 2^n です。
- 外部バス (通信バス/デバイス バス): 2 つのシステム間の通信を接続します。これは、マイクロコンピュータ システム自体に固有のものではなく、マイクロコンピュータ アプリケーション システムに固有のものです。
- 従来の構造: マイクロコンピュータは、マイクロプロセッサ、メイン メモリ、I/O インターフェイス、および BIOS を含むシステム バスで構成されています。
- バスの設計と実装
- シングルバス構造
- デュアルバス構造：CPU中心のデュアルバス構造、メモリ中心のデュアルバス構造
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- 4 バス構造
- マイコンバス構造
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- バス制御
- 特徴：送信の相互排除と承認の共有。バスコントローラはバスを管理し、バスによって制御されるバスコンポーネントは、バスのマスターコンポーネント/マスターデバイスになり、アクセスされるスレーブコンポーネント/デバイスになります。
- バスアービトレーション：集中バスアービトレーション（シリアルリンク/チェーンクエリ、タイミングクエリ/カウンタータイミングクエリ、独立リクエスト）、分散バスアービトレーション
- チェーン クエリ: 回路に敏感な物理キューイング回路の実装
- カウンタタイミング：アービタがリクエストを受信した後、BSラインが0のとき、カウント値はアドレスラインのセットを介して各デバイスに送信されます.各デバイスインターフェイスにはデバイスアドレス識別回路があります.アドレスラインのカウント値は一貫しています.バスデバイスのアドレスで BS ラインが 1 になり、バスの使用権が得られ、カウントクエリが終了します。優先順位は固定で、アドレスの小さい方が優先されます。停止ポイントが開始するたびに、各デバイスの優先度は等しくなります
- バス通信: ソース コンポーネントがデータを送信し、宛先コンポーネントがデータを受信します。
- 同期通信:
- 非同期通信:
- 片側制御: ソース コンポーネントまたは宛先コンポーネント コントロール
- マスター モジュールとスレーブ モジュールの間に 2 つの応答行が追加されます。
- 準同期通信: マクロ同期、ローカル非同期
- 各操作は、クロックによって決定された固定時間にのみ発生します
- 制御信号の時間間隔は長くすることができ、クロック サイクルの整数倍にする必要があります。
- スプリット通信：同期通信
- サブサイクル 1：メインモジュールがバスの占有を申請し、使用後にバスの使用権を放棄する
- サブサイクル 2: スレーブ モジュールはバスの占有を申請し、情報を送信します。
- バス性能
- バス幅: 伝送速度 (スループット) に直接影響します。
- 動作クロック周波数: 制御バスのクロック信号ラインによって提供されます
- 標準転送速度 (帯域幅): 1 秒間に転送できる最大バイト数 MB/S バス帯域幅 = バスのビット幅 x バスの動作周波数/8
- バスの多重化: 機能アドレス ラインとデータ ラインの多重化
- 信号線数：アドレス、データ、コントロールの 3 つのバス番号の合計
- タイミング プロトコル (ハンドシェイク メカニズム)
- バス標準:
- ISA：動作周波数は約8MHz、データラインは16ビット、アドレスラインは24ビット、拡張カードを接続可能
- EISA：データライン32本、アドレスライン32本、クロック8MHZ、ISA対応、転送速度33MB/S
- VL-BUS: ローカル バス アプリケーション。データ バス幅は 32、アドレス幅は 32、バス アドレッシング用の最大スペースは 4GB です。
- PCI 周辺機器相互接続バス:
多層PCI
- ボーレート = 1/バイナリ ビット期間 = 単位時間あたりに送信されるバイナリ信号の数
- ビットレート = ボーレート × 1 つの変調状態に対応する 2 進数
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転載: blog.csdn.net/qq_56061892/article/details/126138755
