Bài giảng Kiến trúc máy tính và hệ điều hành bài 10 giới thiệu nội dung về Hệ thống Bus: cấu trúc liên nối, liên kết bus, hoạt động của bus, các đặc trưng, phương pháp phân xử bus, dạn truyền dữ liệu. Mời các bạn tham khảo.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính và hệ điều hành: Bài 10 - Nguyễn Hồng Sơn
- om
.c
HỆ THỐNG BUS
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
1
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Cấu trúc liên nối
om
.c
Tập hợp các đường dẫn kết nối các module
ng
khác nhau được gọi là cấu trúc liên nối.
co
an
Việc thiết kế cấu trúc này phụ thuộc vào
th
nhu cầu trao đổi giữa các module.
o ng
du
u
cu
2
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- om
.c
Read
address
ng
Instruction
write
co
Inst/Data Data
Memory CPU
address Data
an
th
inst/Data Control signal
Interrup request
o ng
Read
du
write Internal Data
u
cu
I/O
address
Module External Data
Internal Data
Interrup request
External Data
3
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Các hoạt động truyền thường xuyên
om
.c
Memory đến CPU
ng
CPU đến Memory
co
an
I/O đến CPU
CPU đến I/O th
ng
o
du
I/O Memory
u
cu
4
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Liên kết bus
om
.c
Bus là một tuyến gồm nhiều đường thông tin kết
ng
nối hai hay nhiều thiết bị.
co
Đặc tính quan trọng nhất của bus : bus là một môi
an
trường truyền dẫn chia sẻ.
th
ng
Song song
o
du
Máy tính chứa một số các bus khác nhau cung cấp
u
đường nối giữa các thành phần tại các mức khác
cu
nhau trong tổ chức phân cấp của máy tính.
5
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Bus hệ thống
om
.c
Một bus nối các thành phần chủ chốt của
ng
máy tính được gọi là bus hệ thống (system
co
bus). Có nhiều thiết kế cho system bus. Bất
an
th
kỳ thiết kế nào cũng có ba nhóm :
ng
Data
o
du
Address
u
cu
Control
6
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- om
.c
ng
CPU Memory Memory I/O I/O
co
Control
an
Address
th Data
o ng
du
u
cu
7
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Các đường điều khiển thông thường
om
.c
Ghi bộ nhớ
ng
Đọc bộ nhớ
co
Ghi I/O
an
Đọc I/O
th
ng
Truyền báo nhận ACK
o
Yêu cầu bus
du
u
Cấp bus
cu
Yêu cầu ngắt
Định thời
Reset 8
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Hoạt động của bus
om
.c
Một module muốn truyền data phải làm hai điều:
ng
lấy quyền dùng bus
co
truyền dữ liệu qua bus
an
th
Một module muốn lấy data từ module khác
ng
lấy quyền dùng bus
o
du
gửi yêu cầu đến module kia qua đường điều khiển và
u
địa chỉ thích hợp
cu
đợi
9
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Phân cấp đa bus
om
.c
Khi số thiết bị kết nối vào bus quá nhiều,
ng
hiệu suất máy trở nên sa sút bởi hai lý do:
co
trễ truyền lớn_ thời gian để lấy quyền dùng bus
an
_vì điều khiển được chuyển từ thiết bị này sang
thiết bị khác. th
o ng
Bus bị nghẽn khi tổng yêu cầu truyền đạt mức
du
giới hạn của bus;
u
cu
Nếu dùng bus rộng hơn, tốc độ cao hơn?
10
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Phân cấp đa bus…
om
.c
Giải pháp cho vấn đề là dùng nhiều bus
ng
Local bus: kết nối CPU với bộ nhớ cache và có thể hỗ trợ
co
kết nối cho một hay nhiều thiết bị cục bộ. Bộ điều khiển
an
cache không chỉ kết nối đến local bus mà còn kết nối đến
system bus.
th
ng
System bus: kết nốt tất cả các module bộ nhớ.
o
du
Expansion bus: mặc dù có thể kết nối nhiều I/O controller
u
vào system bus. Nhưng giải pháp hiệu quả hơn là dùng
cu
một hay nhiều bus mở rộng. Giao tiếp bus mở rộng đệm
dữ liệu truyền giữa system bus với I/O controller trên bus
mở rộng. Điều này cách ly được các luồng lưu lượng.
11
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- KIẾN TRÚC TRUYỀN THỐNG
om
Cache
.c
processor Local bus
ng
Controller
co
Local I/O
Bộ nhớ controller
an
th
ng
System bus
o
du
u
Giao tiếp
Serial
cu
Network mở rộng
SCSI Modem
Bus mở rộng
12
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- KIẾN TRÚC TĂNG HIỆU SUẤT Bộ nhớ
om
.c
Cache
processor Local bus
/bridge System bus
ng
co
Card High-Speed
an
SCSI P1394 đồ họa
Video LAN
th
ng
High-speed bus
o
du
Giao tiếp
u
bus mở rộng Modem
cu
Fax serial
Bus mở rộng
13
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Các đặc trưng của bus
om
.c
Loại bus
ng
Phương pháp phân xử
co
an
Timing
Bề rộng th
ng
o
du
Dạng truyền data
u
cu
14
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Loại bus
om
.c
Không ghép kênh: được gán cố định cho một chức
ng
năng hay một nhóm thiết bị. Ví dụ
co
Ưu điểm
an
Khuyết điểm
th
ng
Ghép kênh thời gian: bus được dùng cho nhiều
o
chức năng. Ví dụ
du
u
Ưu điểm
cu
Khuyết điểm
15
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Phương pháp phân xử bus
om
.c
Trong hầu hết các hệ thống có nhiều module cần phải điều khiển việc
dùng bus. Ví dụ I/O module muốn đọc ghi data trực tiếp với bộ nhớ
ng
không qua CPU. Mỗi lúc Bus chỉ phục vụ một đơn vị. Cấp bus cho
co
đơn vị nào và vào thời điểm nào?
an
Phân thành hai nhóm phương pháp:
th
ng
Tập trung: dùng bus controller hay arbiter , phân phối thời gian,
arbiter có thể là một module tách biệt hay là thành phần của CPU
o
du
Phân bố: mỗi module chứa một access control logic, chúng tương
u
tác với nhau để chia sẻ bus.
cu
Mục đích của phân xử bus là bổ nhiệm một thiết bị CPU hay I/O
module làm master. Master có thể khởi động đọc/ghi data với thiết bị
khác. Các thiết bị được đọc hay ghi đó được gọi là slave.
16
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Timing
om
.c
Timing đề cập đến phương pháp trong đó các sự kiện được
ng
phối hợp trên bus.
co
Đồng bộ: diễn biến các sự kiện được xác định theo một đồng hồ
an
(clock). Bus có một đường clock truyền trạng thái 1 và 0 luân
th
phiên liên tục. Việc truyền 1-0 được xem như một chu kỳ đồng
ng
hồ hay chu kỳ bus, qua đó xác định một khe thời gian.
o
Tất cả các thiết bị trên bus đều thấy clock. Tất cả các sự kiện đều
du
bắt đầu tại đầu của chu kỳ bus
u
Các tín hiệu bus có thể thay đổi tại sườn của xung clock
cu
Hầu hết các sự kiện đều chiếm một chu kỳ.
17
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Timing đồng bộ
om
.c
ng
clock
co
Start
an
read
th
o ng
du
Addr lines
u
Data lines
cu
Ack
18
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Timing…
om
.c
Timing bất đồng bộ: xuất hiện sự kiện này diễn
ng
ra sau và phụ thuộc vào sự xuất hiện của một sự
co
kiện khác
an
th
Cho phép một hỗn hợp các thiết bị nhanh chậm
ng
khác nhau, dùng kỹ thuật cũ và mới cùng chia
o
du
sẻ bus.
u
cu
19
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- om
.c
ng
MSYN
co
an
SSYN
th
ng
Read
o
du
u
Addr Lines
cu
Data lines
20
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
