Chương V Liên kết các thành phần chức năn g bus
3. Hoạt động của bus
3.4. Các đặc trưng thiết kế bus
Các đặc trưng của bus bao gồm:
Kiểu bus
Điều khiển
Chu kỳ bus
3.4.1. Kiểu bus
Bus được chia làm hai kiểu chính: bus dành riêng và bus dùng chung. Bus dành riêng là bus được dùng để phục vụ một mục đích cụ thể hoặc kết nối một số thành phần nhất định.
Ví dụ, bus có thể dành riêng để truyền địa chỉ hoặc dữ liệu; đây là cách thiết kế phổ biến nhất. Tuy nhiên địa chỉ và dữ liệu có thể sử dụng một bus chung bằng cách kích hoạt một đường truyền xác định đó là quá trình truyền dữ liệu hay địa chỉ.. Khi truyền dữ liệu, địa chỉ được đưa lên bus và đường truyền này được kích hoạt. Mỗi thành phần của máy tính sẽ nhận địa chỉ này trong khoảng thời gian thích hợp và thiết bị có địa chỉ tương ứng được xác định. Sau đó địa chỉ được xóa khỏi bus và quá trình truyền dữ liệu bắt đầu trên cùng bus đó. Phương pháp này có ưu điểm là giảm không gian và hạ giá thành, tuy nhiên việc thiết kế các mạch logic phức tạp hơn và hiệu suất truyền thông tin bị giảm.
Bus dành riêng về mặt vật lý là bus chỉ được kết nối với những thành phần nhất định. Một ví dụ đặc trưng là sử dụng I/O bus để kết nối các thiết bị vào ra, sau đó bus I/O được kết nối chung với bus chung. Thiết kế này cho hiệu suất cao.
3.4.2. Điều khiển
Trong đại đa số các trường hợp, nhiều thành phần có yêu cầu điều khiển bus, ví dụ như thiết bị vào/ra yêu cầu kết nối trực tiếp tới bộ nhớ không qua CPU. Vì tại mỗi thời điểm chỉ có một thành phần có thể truyền thông tin thành công qua bus, cần phải có một cơ chế điều khiển bus nào đó. Các phương pháp điều khiển được chia ra hai loại chính: tập trung và phân tán.
Với cách quản lý tập trung, bộ điều khiển bus chịu trách nhiệm phân phát thời gian sử dụng bus cho mỗi thành phần.
Cách điều khiển phân tán không cần bộ điều khiển bus mà mỗi thành phần có một mạch logic điều khiển truy cập bus.
3.4.3. Chu kỳ bus
Hai phương pháp truyền thông tin trên bus là
Đồng bộ;
Không đồng bộ.
Với phương pháp đồng bộ, CPU điều khiển toàn bộ các quá trình truyền thông tin thông qua các tín hiệu điều khiển ghi/đọc. Đây là phương pháp được sử dụng trong hầu hết các hệ thống.
Chu kỳ bus là khoảng thời gian được CPU dùng để thực hiện một thao tác truyền thông tin nhất định với một đối tượng nhất định. Mỗi chu kỳ bus kéo dài trên nhiều chu kỳ nhịp đồng hồ của máy tính.
Có 6 loại chu kỳ bus cơ bản:
1. Nhập lệnh;
2. Đọc bộ nhớ;
3. Ghi bộ nhớ;
4. Đọc cổng vào/ra;
5. Ghi cổng vào ra;
6. Trả lời ngắt
Để hiểu được quá trình truyền thông tin trên hệ thống bus theo kỹ thuật đồng bộ, ta khảo sát quá trình CPU nhập dữ liệu từ thiết bị vào bộ nhớ (Đọc cổng vào/ra). Trong ví dụ này, chu kỳ bus gồm hai chu kỳ nhỏ: Chu kỳ đọc cổng và chu kỳ ghi bộ nhớ. Trong chu kỳ đọc cổng, CPU đưa địa chỉ của cổng vào/ra được chọn lên bus địa chỉ. Khi địa chỉ đã ổn định, CPU phát ra tín hiệu điều khiển đọc cổng I/O lên bus điều khiển. Thiết bị vào/ra được
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866
chọn đưa dữ liệu lên bus dữ liệu, khi dữ liệu ổn định, CPU nhập dữ liệu này. Trong chu kỳ ghi bộ nhớ, CPU đưa địa chỉ của bộ nhớ lên bus địa chỉ. Khi địa chỉ ổn định, CPU phát ra tín hiệu điều khiển ghi cổng I/O lên bus điều khiển. Dữ liệu từ CPU được ghi vào vị trí tương ứng trong bộ nhớ.
BUS đồng bộ và Định thời đọc dữ liệu
Phương thức sử dụng Handshaking trong trao đổi dữ liệu với bộ nhớ
BUS ĐỊA CHỈ
TÍN HIỆU IORD, ĐỌC CỔNG
TÍN HIỆU MEMW, GHI DỮ LIỆU VÀO Ô NHỚ
ĐỊA CHỈ CỔNG ỔN ĐỊNH ĐỊA CHỈ Ô NHỚ ỔN ĐỊNH
DỮ LIỆU TRÊN CỔNG THIẾT BỊ I/O DỮ LIỆU ỔN ĐỊNH TRÊN BUS DỮ LIỆU BUS DỮ LIỆU
Clock
Address placed on the bus
Wait Wait Data availability ensured Address Data Wait Request Address or data Ack Ready
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866