BÀI 3: NỘI DUNG: TỔ CHỨC BUS VÀ TỔ CHỨC BỘ NHỚ
3.1. Bus và tổ chức hệ thống máy tính
Bus là đường truyền thông tin trong máy tính. Mỗi đường bus truyền tất cả các bit của một từ dữ liệu cùng một lúc, từ nguồn dữ liệu đến đích.
Về mặt vật lý, bus là tập hợp của các đường dây truyền tín hiệu điện, mỗi một đường truyền được một bit thông tin tại một thời điểm.
Trong máy tính, để giảm giá thành, bus được sử dụng như là một môi trường truyền thông tin chung giữa nhiều thiết bị. Khi các thiết bị được kết nối lên bus, tín hiệu được phát ra bởi một thiết bị nguồn có thể được nhận bởi nhiều thiết bị đích khác đang được kết nối (về mặt điện) lên bus. Bus có thể là một chiều, tức là chỉ truyền theo một hướng, hoặc là hai chiều. Việc sử dụng bus làm một môi trường truyền tin chung làm giảm giá thành xây dựng và sử dụng bus, nhưng lại đòi hỏi một cơ chế điều khiển bus phức tạp hơn (hình dưới đây).
Kiến trúc máy tính – Bài 3 Trang 2 Trong máy tính, đơn vị xử lý trung tâm CPU thực hiện kết nối và trao đổi thông tin với các đơn vị chức năng khác thông qua hệ thông bus.
Hệ thống bus của máy tính gồm 3 loại bus, mỗi loại bus truyền một loại thông tin.
CPU Cache-Bộ nhớ
chính Module vào-ra 1 Module vào-ra n
Hệ thống bus
Bus đia chỉ
Bus dữ liệu
Bus điều khiển
Bus địa chỉ:
Bus địa chỉ là bus được dùng để truyền địa chỉ của ô nhớ hoặc thiết bị mà CPU lựa chọn
và muốn truy nhập. Mỗi một ô nhớ hay một thiết bị trong máy tính đều được gán một địa chỉ duy nhất. Để lựa chọn ô nhớ hoặc thiết bị, CPU sẽ phát ra địa chỉ tương ứng. Địa chỉ này được truyền trên bus địa chỉ đến nơi CPU cần truy nhập. Bus địa chỉ là loại bus một chiều.
Độ rộng của bus địa chỉ (số lượng đường dây truyền tín hiệu địa chỉ) xác định dung lượng nhớ vật lý tối đa có thể của bộ nhớ chính và thiết bị trong máy tính. Có nhiều loại bus địa chỉ, từ 16 bit đến 32 hoặc 64 bit. Các bit địa chỉ cao được dùng để chọn các module được kết nối lên hệ thống bus. Các bit địa chỉ thấp được dùng để chọn các ô nhớ hoặc vị trí cổng vào
ra trong module.
Bus điều khiển:
Bus điều khiển là tập hợp của các đường dây, mỗi một đường dây truyền một tín hiệu điều khiển. Các tín hiệu điều khiển do CPU hoặc các thiết bị phát ra để điều khiển các quá trình
Kiến trúc máy tính – Bài 3 Trang 3 trao đổi dữ liệu trong máy tính. Bus điều khiển là loại bus hai chiều. Bus điều khiển thường gồm các đường truyền tín hiệu điều khiển sau:
o Tín hiệu đọc bộ nhớ: tín hiệu này làm cho dữ liệu từ bộ nhớ, từ ô nhớ có địa chỉ xác định, được đưa lên bus dữ liệu.
o Tín hiệu ghi bộ nhớ: tín hiệu này làm cho dữ liệu trên bus dữ liệu được ghi vào bộ nhớvào ô nhớ có địa chỉ xác định.
o Tín hiệu đọc cổng vào/ra: tín hiệu này làm cho dữ liệu từ thanh ghi của một module vào-ra có địa chỉ xác định được đưa lên bus dữ liệu.
o Tín hiệu ghi cổng vào/ra: tín hiệu này làm cho dữ liệu trên bus dữ liệu được ghi vào một thanh ghi của module vào/ra có địa chỉ xác định.
o Tín hiệu yêu cầu ngắt: tín hiệu này được phát từ thiết bị vào-ra, báo có yêu cầu ngắt đang chờ.
o Tín hiệu trả lời ngắt: tín hiệu này được phát từ CPU trả lời yêu cầu ngắt
đã được ghi nhận.
o Tín hiệu yêu cầu bus: tín hiệu này báo có chủ bus khác đòi quyền điều khiển hệ thống bus.
o Tín hiệu trả lời chấp nhận chuyển quyền điều khiển bus.
o Tín hiệu xung nhịp đồng hồ hệ thống: được dùng để đồng bộ hoá các hoạt động trong hệ thống.
Bus dữ liệu:
Bus dữ liệu được dùng để truyền dữ liệu. Bus dữ liệu có thể gồm từ 8 đến
64 đường dây. Do vậy với loại bus dữ liệu 64 đường truyền, tại một thời điểm
có thể truyền được từ 1 đến 8 byte dữ liệu. Bus dữ liệu là loại bus hai chiều.
Dữ liệu có thể do CPU phát ra hay CPU nhận về từ bộ nhớ hoặc các thiết bị.
Kiến trúc máy tính – Bài 3 Trang 4 Tại mỗi thời điểm, CPU chỉ làm việc hoặc với bộ nhớ chính hoặc với một thiết bị. Khi CPU muốn trao đổi thông tin với đối tượng nào thì CPU phát ra địa chỉ của đối tượng đó lên bus địa chỉ. Đối tượng (bộ nhớ hoặc thiết bị) có địa chỉ trùng với địa chỉ do CPU phát ra sẽ được kết nối (về mặt điện) lên bus dữ liệu. Quá trình truyền dữ liệu sẽ được thực hiện và được điều khiển bởi các tín hiệu điều khiển.