March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 41Bus dữliệu

„ Chức năng: „ vận chuyển lệnh từbộnhớđến CPU „ vận chuyển dữliệu giữa CPU, mụ đun nhớ, mụ đun vào-ra với nhau „ Độ rộng bus dữ liệu: Xỏc định số bit dữ liệu cú thểđược trao đổi đồng thời. „ M bit: D_M-1, D_M-2, ... D₂, D₁, D₀ „ M thường là 8, 16, 32, 64,128 bit. „ Vớ dụ: Cỏc bộ xử lý Pentium cú bus dữ liệu 64 bit

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 42

Bus điều khiển „ Chức năng: vận chuyển cỏc tớn hiệu điều khiển „ Cỏc loại tớn hiệu điều khiển: „ Cỏc tớn hiệu điều khiển đọc/ghi „ Cỏc tớn hiệu điều khiển ngắt „ Cỏc tớn hiệu điều khiển bus NKK-HUT Một số tớn hiệu điều khiển điển hỡnh „ Cỏc tớn hiệu (phỏt ra từ CPU) điều khiển đọc-ghi:

„ Memory Read (MEMR): điều khiển đọc dữliệu từmột ngăn nhớcú địa chỉxỏc định lờn bus dữ

liệu.

„ Memory Write (MEMW): điều khiển ghi dữliệu cú sẵn trờn bus dữliệu đến một ngăn nhớcú địa chỉxỏc định.

„ I/O Read (IOR): điều khiển đọc dữliệu từmột cổng vào-ra cú địa chỉxỏc định lờn bus dữliệu.

I/O Write (IOW): điều khiển ghi dữliệu cú sẵn

NKK-HUT

Một sốtớn hiệu điều khiển điển hỡnh (tiếp)

„ Cỏc tớn hiệu điều khiển ngắt:

„ Interrupt Request(INTR): Tớn hiệu từbộđiều khiển vào-ra gửi đến yờu cầu ngắt CPU để trao đổi vào- ra. Tớn hiệu INTR cú thểbịche.

„ Interrupt Acknowledge(INTA): Tớn hiệu phỏt ra từ

CPU bỏo cho bộđiều khiển vào-ra biết CPU chấp nhận ngắt để trao đổi vào-ra.

„ Non Maskable Interrupt(NMI): tớn hiệu ngắt khụng che được gửi đến ngắt CPU.

„ Reset: Tớn hiệu từbờn ngoài gửi đến CPU và cỏc thành phần khỏc đểkhởi động lại mỏy tớnh.

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 45

NKK-HUT

Một số tớn hiệu điều khiển điển hỡnh (tiếp)

„ Cỏc tớn hiệu điều khiển bus:

„ Bus Request(BRQ) hay làHold: Tớn hiệu từ

mụ-đun điều khiển vào-ra gửi đến yờu cầu CPU chuyển nhượng quyền sửdụng bus. „ Bus Grant(BGT) hay làHold Acknowledge

(HLDA): Tớn hiệu phỏt ra từCPU chấp nhận chuyển nhượng quyền sửdụng bus.

„ Lock/ Unlock: Tớn hiệu cấm/cho-phộpxin chuyển nhượng bus

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 46

NKK-HUT

Đặc điểm của cấu trỳc đơn bus

„ Bus hệthống chỉphục vụđược một yờu cầu trao đổi dữliệu tại một thời điểm

„ Bus hệthống phải cú tốc độbằng tốc độ bus của mụ-đun nhanh nhất trong hệthống

„ Bus hệthống phụthuộc vào cấu trỳc bus (cỏc tớn hiệu) của bộxửlý ặcỏc mụ-đun nhớ và cỏc mụ-đun vào-ra cũng phụthuộc vào bộxử

lý.

„ Khắc phục: phõn cấp bus ặcấu trỳc đa bus

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 47

NKK-HUT

3. Phõn cấp bus trong mỏy tớnh

„ Tổchức thành nhiều bus trong hệthống

mỏy tớnh „ Cho cỏc thành phần khỏc nhau: „ Bus của bộxửlý „ Bus của bộnhớchớnh „ Cỏc bus vào-ra „ Cỏc bus khỏc nhau vềtốc độ

„ Bus bộ nhớchớnh và cỏc bus vào-ra

khụng phụthuộc vào bộxử lý cụthể.

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 48

NKK-HUT

Một số bus điển hỡnh trong PC

„ Bus của bộxửlý (Front Side Bus - FSB): cú tốc

độ nhanh nhất

„ Bus của bộnhớchớnh (nối ghộp với cỏc mụ-đun RAM)

„ AGP bus (Accelerated Graphic Port) - Bus đồhọa tăng tốc: nối ghộp card màn hỡnh tăng tốc.

„ PCI bus(Peripheral Component Interconnect): nối ghộp với cỏc thiết bịngoại vi cú tốc độ trao đổi dữ

liệu nhanh.

„ IDE (Integrated Device Electronics): Bus kết nối với ổđĩa cứng hoặc ổđĩa CD, DVD

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 49

Mỏy tớnh Pentium 4 dựng Chipset 845

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 50

Chipset 865

NKK-HUT

Chipset 955

NKK-HUT

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 53

NKK-HUT

Vớ dụ vềbo mạch chớnh

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 54

NKK-HUT

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 55

NKK-HUT

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 56

NKK-HUT

4. Cỏc vấn đề liờn quan đến thiết kế bus

„ Cỏc kiểu bus

„ Phõn xử bus

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 57

Cỏc kiểu bus

„ Bus dành riờng (Dedicated):

„ Cỏc đường địa chỉvà dữliệu tỏch rời „ Ưu điểm: điều khiển đơn giản

„ Nhược điểm: cú nhiều đường kết nối

„ Bus dồn kờnh (Multiplexed)

„ Cỏc đường dựng chung cho địa chỉvà dữliệu „ Cú đường điều khiển đểphõn biệt cú địa chỉ hay cú dữliệu „ Ưu điểm: cú ớt đường dõy „ Nhược điểm: „Điều khiển phức tạp hơn „Hiệu năng hạn chế

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 58

Phõn xử bus

„ Cú nhiều mụ-đun điều khiển bus

„ vớ dụ: CPU và bộđiều khiển vào-ra

„ Chỉ cho phộp một mụ-đun điều khiển

bus ởmột thời điểm.

„ Phõn xử bus cú thể là tập trung hay

phõn tỏn.

NKK-HUT

Phõn xử bus (tiếp)

„ Phõn xử bus tập trung

„ Cú một Bộđiều khiển bus (Bus Controller) hay cũn gọi là Bộphõn xửbus (Arbiter) „ Cú thểlà một phần của CPU hoặc mạch tỏch rời. „ Phõn xử bus phõn tỏn „ Mỗi một mụ-đun cú thểchiếm bus „ Cú đường điều khiển đến tất cảcỏc mụ- đun khỏc NKK-HUT Định thời bus (Timing) „ Phối hợp cỏc sự kiện trờn bus „ Bus đồng bộ „ Cỏc sựkiện trờn bus được xỏc định bởi một tớn hiệu xung nhịp xỏc định (clock) „ Bus Điều khiển bao gồm cảđường Clock „ Tất cảcỏc mụ-đun cú thểđọc đường clock

„ Bus khụng đồng bộ

„ Khụng cú đường tớn hiệu Clock

„ Kết thỳc một sựkiện này trờn bus sẽkớch hoạt cho một sựkiện tiếp theo

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 61

NKK-HUT

Giản đồ định thời Bus đồng bộ

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 62

NKK-HUT

Giản đồđịnh thời thao tỏc đọc của Bus khụng đồng bộ

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 63

NKK-HUT

Giản đồđịnh thời thao tỏc ghi của Bus khụng đồng bộ

18 March 2007 Bài giảng Kiến trỳc mỏy tớnh 64

NKK-HUT