《计算机组成原理》课程教学资源：第二讲 总线

第四单元输入/输出系统和设备 刘卫东 luwd@tsinghua.edu.cn

第四单元 输入/输出系统和设备 刘卫东 liuwd@tsinghua.edu.cn

教学内容安排 第一讲输入输出系统概述和输入(输出方 式 第二讲总线 第三讲接口电路 第四讲输入设备和输出设备 第五讲本单元小结及考试说明

教学内容安排 • 第一讲 输入/输出系统概述和输入/输出方 式 • 第二讲 总线 • 第三讲 接口电路 • 第四讲 输入设备和输出设备 • 第五讲 本单元小结及考试说明

第二讲总线 2003年12月

第二讲 总线 2003年12月

主要教学内容 总线概念 总线分类 总线组成 总线解决的问题 总线仲裁 通讯方式 总线举例

主要教学内容 • 总线概念 • 总线分类 • 总线组成 • 总线解决的问题 – 总线仲裁 – 通讯方式 • 总线举例

处理器和其他组成部分的接口 Processor Cache Memory-I/O bus Main controller controller controller memory Disk Disk Graphics Network output 输入/输出系统设计受到多方面因素的影响(可扩展性,可恢复性等) 性能: l延迟 访问 吞 设备和系统的连接关系 层次存储系统 操作系统 用户和应用也各不相同

处理器和其他组成部分的接口 • 输入/输出系统设计受到多方面因素的影响（可扩展性，可恢复性等） • 性能: — 访问延迟 — 吞吐量 — 设备和系统的连接关系 — 层次存储系统 — 操作系统 • 用户和应用也各不相同 Main memory I/O controller I/O controller I/O controller Disk Graphics output Network Memory– I/O bus Processor Cache Interrupts Disk

输入/输出系统 设备用于人机交互·标准十分重要 ·总线定义了交互的通 不同公司设计的外部设 信协议标准: 备,应该能在同一计算 机上安装使用 PC 不同公司的计算机也应 EISA 该可以使用某一外部设 SCS 备 USB 外部设备的通讯速度差 异很大 Bluetooth 标准是抽象的设计 标准可以影响性价比, 可靠性等

输入/输出系统 • 设备用于人机交互 • 总线定义了交互的通 信协议/标准: – PCI – EISA – SCSI – USB – Bluetooth – … • 标准十分重要: – 不同公司设计的外部设 备，应该能在同一计算 机上安装使用。 – 不同公司的计算机也应 该可以使用某一外部设 备。 – 外部设备的通讯速度差 异很大 – 标准是抽象的设计 – 标准可以影响性价比， 可靠性等

什么是bus? 公共汽车:一种大众交通工具 组导线 共同点:多个使用者共享通道

什么是 bus? • 公共汽车：一种大众交通工具 • 一组导线 • 共同点: 多个使用者共享通道

计算机总线 共享的信息通道 ·用于连接计算机多个子系统(部件) Processor Input Control Memor Datapath Output 总线也是连接复杂巨系统的一种基本工具 功能抽象

计算机总线 • 共享的信息通道 • 用于连接计算机多个子系统（部件） • 总线也是连接复杂巨系统的一种基本工具 – 功能抽象 Control Datapath Memory Processor Input Output

例: Pentium计算机的基本组成 Pentium o Processor Host Bus Control Processor/Memory B Second level Cnt +:(RAM) Main ECC TIO[7: O DRA Tag」To1 PCI Bu Contro l PCI BUS Address/Data CD ROM USB(USB PllX3 SA Device(s) Un iersal Serial Bus yO Busses SA Bus

例: Pentium 计算机的基本组成 Processor/Memory Bus PCI Bus I/O Busses

使用总线的好处 Processor Device Device Device Memo ·解决外部设备“杂”的问题: 容易增添新的设备 使用相同总线标准的外设容易在不同计算机间 兼容 ·降低成本: 总线可供多个设备共享 简化设计

使用总线的好处 • 解决外部设备“杂”的问题： – 容易增添新的设备 – 使用相同总线标准的外设容易在不同计算机间 兼容 • 降低成本： – 总线可供多个设备共享 • 简化设计 Processor Memory I/O Device I/O Device I/O Device