Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ: Hệ thống Bus - Huỳnh Tổ Hạp

Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ: Hệ thống Bus cung cấp cho người học các kiến thức sơ lược về Bus, đặc điểm khi dùng Bus, phân loại Bus, chủ nhân Bus, Bus đồng bộ, không đồng bộ,... Mời các bạn cùng tham khảo.

10/12/2017 Hệ thống Bus Sơ lược Bus - Một hoạt động chức máy tính truyền số liệu Sự hoạt động máy tính xử lí điều khiển Bộ xử lí chip hổ trợ khác đến lượt thường xuyên truyền số liệu khối, phận chúng với - Có nhiều phận, khối riêng rẽ Chíp đường truyền số liệu đa dạng, nên cách hợp lí khơng thể thực đường nối phận, khối đôi với mà ta nối chung tất lối vào/ra khối riêng rẽ với lên hệ thống đường dẫn chung, hệ thống gọi Bus 10/12/2017 Đặc điểm dùng Bus - Các phận, khối nối lên Bus phải thoả mãn yêu cầu có khả cắt nối trở lại theo điều khiển Lúc output cắt khỏi Bus có trạng thái trở kháng cao - Trong thời điểm output thường phải đồng thời cấp số liệu cho nhiều input, cần có khả phát (source) mức logic cao nuốt vào (sink) mức logic thấp, dòng điện lớn đến vài chục mA cấp cho input đó, đóng vai trị tải output Ưu điểm : - Giá thành thấp - Dễ thay đổi ngoại vi Ta gở bỏ ngoại vi thay đổi ngoại vi cho máy tính hệ thống Bus Nhược điểm: - Điểm bất lợi Bus tạo nghẽn cổ chai, điều làm giới hạn lưu lượng vào/ra tối đa Các hệ thống máy tính dùng cho quản lý phải dùng thường xun ngoại vi, khó khăn phải có hệ thống Bus đủ khả phục vụ xử lý việc liên hệ với ngoại vi - Quy tắc nghiêm ngặt truyền số liệu thời điểm, tối đa có output truyền số liệu Bus - Ngoài hệ thống Bus bị giới hạn tốc độ yếu tố vật lí chiều dài Bus số phận mắc vào Bus 10/12/2017 Ⅱ Phân loại Bus: Bus hệ thống nối xử lý với nhớ System Bus, Front Side Bus (FSB), Local Bus: - Bus kết nối xử lí với nhớ ngắn thường nhanh - Khi thiết kế Bus kết nối xử lý với nhớ, nhà thiết kế biết trước linh kiện phận cần kết nối lại Bus nối ngoại vi: - Bus vào có chiều dài lớn kết nối với nhiều loại ngoại vi ngoại vi có lưu lượng thông tin khác nhau, định dạng liệu khác - Khi thiết kế Bus vào/ra phải thiết kế Bus thoả mãn nhiều ngoại vi có mức trì hoãn lưu lượng khác Hệ thống bus máy tính 10/12/2017 Hệ thống Bus nối ngoại vi phân cấp thành hai hệ thống Bus Bus tốc độ cao (high-speed bus) hỗ trợ kết nối thiết bị tốc độ cao SCSI, LAN, Graphic, Video,… Hệ thống Bus mở rộng (expansion Bus) thiết kế để kết nối với ngoại vi yêu cầu tốc độ thấp như: modem, cổng nối tiếp, cổng song song,…Giữa hai hệ thống Bus nối ngoại vi tổ chức hệ thống Bus phân cấp giao diện đệm Hệ thống bus phân cấp 10/12/2017 Tóm tắt: Hệ thống Bus chia làm phần: - Bus hệ thống nối với processor, main memory, cache/bridge - Bus tốc độ cao (hight-speed Bus) nối với thiết bị yêu cầu tốc độ cao video, LAN, SCSI,… - Bus mở rộng (expansion Bus) nối với FAX, model… Bảng biểu diễn tốc độ liệu ngoại vi 10/12/2017 Các lựa chọn yếu cho bus Đặc tính Bus Bus hệ thống Bus ngoại vi Độ rộng Bus Đường dây địa số liệu khác Địa số liệu đa hợp Độ rộng Bus số liệu Càng rộng nhanh (vi Càng hẹp tốn dụ 64 bit) (ví dụ bit) Số từ truyền Chuyển nhiều từ Chuyển đơn giản lần từ Chủ nhân Bus Nhiều Một Chuyển gói Có, cần nhiều chủ nhân Bus Không, kết nối lần chuyển hết thông tin Xung nhịp Đồng Bất đòng Chủ nhân bus - Các phận khởi động tác vụ đọc viết Bus - Ví dụ xử lý chủ nhân Bus Một Bus có nhiều chủ nhân có nhiều xử lý, ngoại vi khởi động tác vụ có dùng Bus - Nếu có nhiều chủ nhân Bus phải có chế trọng tài để định chủ nhân quyền chiếm lĩnh Bus 10/12/2017 - Một Bus có nhiều chủ, cấp dãi thơng rộng cách sử dụng gói tin thay dùng Bus cho tác vụ riêng lẻ Kỹ thuật sử dụng gói tin gọi phân chia nhỏ tác vụ (dùng bus chuyển gói) - Một tác vụ đọc phân tích thành tác vụ yêu cầu đọc (tác vụ chứa địa cần đọc) tác vụ trả lời nhớ (chứa thông tin cần đọc) - Mỗi tác vụ có nhãn cho biết loại tác vụ Trong kỹ thuật phân chia nhỏ tác vụ, nhớ đọc thông tin địa xác định Bus dành cho chủ khác Bus đồng bộ, không đồng - Bus hệ thống bus đồng bộ, gồm có xung nhịp đường dây điều khiển, nghi thức cho địa số liệu xung nhịp Do có khơng có mạch logic dùng để định hành động cần thực hiện, nên Bus đồng vừa nhanh, vừa rẻ tiền Trên Bus này, tất phải vận hành với xung nhịp 10/12/2017 - Ngược lại, Bus vào/ra thuộc loại Bus bất đồng bộ, Bus khơng có xung nhịp đồng hệ thống Bus Thay vào có nghi thức bắt tay với quy định riêng thời gian, dùng phận phát phận thu Bus Bus bất đồng dễ thích ứng với nhiều ngoại vi cho phép nối dài Bus mà khơng phải lo ngại đến vấn đề đồng Bus bất đồng dễ thích ứng với thay đổi công nghệ Ⅲ Các chuẩn Bus: - Số lượng chủng loại phận vào/ra không cần định trước hệ thống xử lý thông tin Điều giúp cho người sử dụng máy tính dùng phận vào/ra đáp ứng yêu cầu họ Vào/ra giao diện phận (thiết bị) kết nối vào hệ thống Nó xem Bus nới rộng dùng để kết nối thêm ngoại vi vào máy tính 10/12/2017 - Các chuẩn làm cho việc nối kết ngoại vi vào máy tính dễ dàng: vì, nhà thiết kế-sản xuất máy tính nhà thiết kế-sản xuất ngoại vi thuộc công ty khác Sự tồn chuẩn bus cần thiết - Như vậy, nhà thiết kế máy tính nhà thiết kế ngoại vi tơn trọng chuẩn bus ngoại vi kết nối dễ dàng vào máy tính Chuẩn bus vào/ra tài liệu quy định cách kết nối ngoại vi vào máy tính - Các máy tính q thơng dụng chuẩn Bus vào/ra chúng xem chuẩn cho hãng khác (ví dụ: trước đây, UNIBUS máy PDP11, chuẩn Bus máy IBM PC, AT chuẩn hãng Intel liên quan đến máy vi tính) Các chuẩn Bus phải quan chuẩn ISO, ANSI IEEE công nhận ... khác Hệ thống bus máy tính 10/12/2017 Hệ thống Bus nối ngoại vi phân cấp thành hai hệ thống Bus Bus tốc độ cao (high-speed bus) hỗ trợ kết nối thiết bị tốc độ cao SCSI, LAN, Graphic, Video,… Hệ thống. .. Bus số phận mắc vào Bus 10/12/2017 Ⅱ Phân loại Bus: Bus hệ thống nối xử lý với nhớ System Bus, Front Side Bus (FSB), Local Bus: - Bus kết nối xử lí với nhớ ngắn thường nhanh - Khi thiết kế Bus. .. cấp giao diện đệm Hệ thống bus phân cấp 10/12/2017 Tóm tắt: Hệ thống Bus chia làm phần: - Bus hệ thống nối với processor, main memory, cache/bridge - Bus tốc độ cao (hight-speed Bus) nối với thiết