总线的分离式通信

最新推荐文章于 2024-11-05 21:08:54 发布
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分类专栏： 总线学习 嵌入式外围总线和接口技术 文章标签： 通讯 工作
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本文探讨了总线的分离式通信概念，这是一种将通信过程分为独立阶段的方法，以提高系统效率和可靠性。通过这种方式，数据传输和控制信号可以在不同的时间路径上独立操作，从而实现更高效的数据交换。

总线的分离式通信

          同步通讯、异步通信和半同步通信都是从主模块发出地址和读写命令开始，直到数据传输结束。在整个传输周期中，系统总线的使用权完全有占有使用权的主模块和由他选中的从模块占据。进一步分析读命令传输周期，发现除了申请总线这一阶段外，其余时间主要花费在如下3个方面。
1.主模块通过传输总线向从模块发送地址和命令。
2.从模块按照命令进行读数据的必要准备。
3.从模块经数据线向主模块提供数据。
          从2可见，对系统总线而言，从模块内部读数据过程并无实质性的信息传输，总线纯属空闲等待。为了克服和利用这种消极等待，尤其在大型计算机系统中，总线的负载已经处于饱和状态，充分挖掘系统总线每瞬间的潜力，对提高系统系能起到极大作用。为此提出了“分离式”的通信方式，其基本思想是即将一个传输周期(或总线周期)分解为两个子周期。在第一个子周期中，主模块A在获得总线使用权后将命令、地址以及其他有关信息，包括主模块编号(当有多个主模块时，此编号尤为重要)发到系统总线上，经过总线传输后，由有关的从模块B接收下来。主模块A向
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同步异步半同步分离式通信
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《计算机组成原理》——第二章-7 总线定时：异步定时、半同步定时以及分离式定时
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总线定时方式对比摘要 总线定时方式主要包括同步、异步、半同步和分离式定时。 同步定时：严格按时钟周期操作，适合速度相近的设备（如CPU与内存），类似快餐店叫号系统。 异步定时：通过握手协议协调，分三种： 不互锁：主设备发请求后不等应答（如快递柜取件）。 半互锁：主设备等应答，但从设备不等确认（如电话订餐）。 全互锁：双方严格互锁（如超市存包柜）。 半同步定时：基础同步框架下，通过WAIT信号灵活延长周期（如医院叫号系统）。 分离式定时：将地址与数据阶段完全分离，提升总线利用率（如外卖下单与取餐分离）。 不同
总线通信控制
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通常完成一次总线操作的时间称为总线周期，分为四个阶段： 1 申请分配阶段 设备提出申请，有总线仲裁机构决定 2 寻址阶段 主模块通过总线发送本次要访问的从模块的设备地址，以及启动从模块 3 传数阶段 主模块从模块数据交换 4 结束阶段 撤销请求，让出总线使用权 主要四种通信控制方式（主要考点）： 作用机理 适用范围适用范围 同步通信 由统一时标控制传输数据，时标通常由CPU的总线控...
查缺补漏----同步，异步，半同步，分离式通信
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把事务处理，分离出来！
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function BeginTrans: Integer;begin  if DM_Frm.AdoConn.InTransaction then    DM_Frm.AdoConn.RollbackTrans;  Result := DM_Frm.AdoConn.BeginTrans;end;procedure CommitTrans;begin  DM_Frm.AdoConn.CommitTra
CAN总线通信协议
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CAN总线--控制器局域网总线CAN总线是由BOSCH公司开发的一种简洁易用、传输速度快、易扩展、性能高的串行通信总线，广泛用于汽车、嵌入式、工业控制等领域CAN总线特征：两根通信线（CAN_H、CAN_L）,线路少差分通信，抗干扰能力强高速CAN（ISO11898）:125k~1Mbps，
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【计算机组成原理】第六章 总线系统
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6 总线 【总线的性能指标】 1）总线宽度 总线宽度指总线上能够同时传输的数据位数，通常指数据总线的根数 △☼▽ 分析：A，总线宽度即数据线的根数，故总线宽度为 32bit，传输速率为 4×66 MB/s 2）总线带宽 △☼▽ 分析：每秒有 36M 个时钟周期，每 4 个时钟周期传输 4B 数据，于是，一秒内共传输 36M/4×4B = 36MB 数据，故总线的带宽为 36MB/s 分析：B，每秒有 10M 个时钟周期，每 2 个时钟周期传输 4B，故一秒内传输 10M/2×4B = 20M
《计算机组成原理》------总线篇
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总线是连接多个部件的信息传输数据线，是各部件共享的传输介质。分时和共享是总线的两个特点分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，如果系统中有多个部件，则它们只能分时地向总线发送信息。共享是指总线上可以挂载多个部件，各个部件之间互相交换的信息都可以通过这组线路分时共享。同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，但对个部件可以同时从总线上接受信息。
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对总线进行了详细的介绍，需要重点关注总线的特点、猝发传输方式、性能指标、定时方式等内容。
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系统总线——第三章总线控制总线判优控制三种集中式优先权仲裁方式1. 链式查询2. 计数器定时查询3. 独立请求方式总结总线通信控制四种通信控制方式1. 同步通信2. 异步通信1. 不互锁方式2. 半互锁方式3. 全互锁方式3. 半同步通信4. 分离式通信 思维导图 总线控制 总线判优控制 三种集中式优先权仲裁方式 基础概念 BS信号：总线忙 BR信号：总线请求 BG信号：总线同意 1. 链式查询 工作图 链式查询的特点 结构简单 速度慢，需要一直向下查询 电路故障特别敏感 离总线控
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总线分离
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06-20
<think>首先，用户的问题是关于“总线分离的概念或实现方法”，具体是“总线分离技术原理或实现”。根据系统级指令，我需要使用中文回答，并确保回答结构清晰。用户引用了几个参考内容：-引用[1]：解释总线结构和分类。-引用[2]：关于总线操作和定时。-引用[3]：总线分类。-引用[4]：详细描述总线的分离式通信。引用[4]是核心，因为它专门讨论了“分离式通信”，这正是用户询问的“总线分离技术”。所以，我应该基于引用[4]来构建我的回答。关键点从引用[4]：-分离式通信将一个传输周期分解为两个子周期。-第一个子周期：主模块发送命令、地址等信息，然后立即释放总线。-第二个子周期：从模块准备好数据后申请总线，发送数据。-优点：提高总线利用率，避免空闲等待。-缺点：控制复杂，常用于大型系统。我的回答结构：1.**介绍总线分离的概念**：解释什么是总线分离技术，基于引用[4]。2.**原理和实现方法**：详细描述两个子周期的工作原理。3.**优点和缺点**：总结引用[4]提到的优缺点。4.**应用场景**：简要提及它在大型计算机系统中的使用。5.**生成相关问题**：根据指令，在末尾添加相关问题。系统级指令要求：-行内数学表达式用$...$：这里可能没有数学公式，但如果有变量或术语，确保格式正确。-独立公式用$$...$$：可能不需要。-LaTeX语法正确：确保任何数学表达正确。-使用中文回答：整个回答用中文。-生成相关问题：在回答末尾添加相关问题。-添加引用标识：在引用的段落末尾自然地添加[^1]、[^2]等。回答结构：-开头：定义总线分离技术。-主体：解释原理、实现步骤。-结尾：优缺点和应用。-相关问题：以“§§相关问题§§”开头，列出几个问题。相关问题示例（基于主题）：1.总线分离技术如何提高系统性能？2.在哪些系统中常见总线分离技术？3.总线分离与同步通信的区别？4.实现总线分离的硬件要求是什么？确保回答真实可靠：基于提供的引用，不要编造信息。最终回答框架：-段落1：介绍总线分离的概念。-段落2：详细描述原理和实现。-段落3：讨论优缺点。-段落4：应用场景。-然后，相关问题。</think>### 总线分离技术原理与实现 总线分离技术是一种高级的总线通信方式，旨在最大化总线利用率并减少空闲时间，特别适用于高性能计算系统。其核心思想是将传统的总线传输周期分解为两个独立的子周期，允许主模块和从模块在非连续时间内占用总线，从而实现并行操作。这种技术基于“分离式通信”原理，下面我将逐步解释其概念、原理和实现方法。 #### 概念基础 总线分离技术源于对传统总线通信（如同步或异步方式）的优化。在标准总线操作中，一个完整的传输周期（如读操作）包括地址发送、命令执行和数据传输三个阶段，但总线在从模块准备数据时往往处于空闲状态，导致资源浪费[^4]。分离式通信通过将周期拆分为两个子周期来解决这个问题： - **第一个子周期（命令阶段）**：主模块（如CPU）申请总线使用权，发送命令、地址及相关信息（包括主模块编号），然后立即释放总线。这阶段只占用总线很短时间。 - **第二个子周期（数据阶段）**：从模块（如内存或I/O设备）准备好数据后，申请总线使用权，并将数据、主模块编号等信息发送回主模块。 这种分离确保了总线只在有效传输时被占用，避免了空闲等待，提高了并发性[^4]。 #### 实现原理与方法 总线分离技术的实现依赖于硬件控制和定时机制，具体步骤如下： 1. **总线申请与仲裁**： 任何模块（主或从）使用总线前必须通过总线控制器申请使用权。系统采用优先级仲裁机制（如轮询或固定优先级）来决定哪个模块获得访问权。例如，当主模块A需要读取数据时，它发送总线请求信号，控制器批准后，A进入第一个子周期。 2. **命令阶段实现**： - 主模块A在获得总线后，将命令（如读操作）、地址、主模块编号等信息通过地址总线和控制总线发送。 - 信息发送完成后，A立即释放总线（通常在几个时钟周期内），允许其他模块使用。传输采用同步方式，不等待从模块响应，以减少延迟[^4]。 - 实现细节：使用状态机控制总线释放，例如在发送结束信号后触发总线释放逻辑。 3. **数据阶段实现**： - 从模块B接收命令后，在本地执行操作（如从内存读取数据）。这期间总线空闲，可被其他模块占用。 - B准备好数据后，申请总线使用权。获得批准后，B将数据、主模块编号和B的地址通过数据总线发送回A。 - 传输方式：同样采用同步定时，确保数据在固定时钟边沿传输，以提高可靠性[^2]。 4. **控制逻辑**： - 关键组件包括总线控制器（处理仲裁）和模块接口逻辑（管理子周期切换）。 - 定时机制：使用全局时钟（同步通信）来协调子周期，确保每个阶段在限定时间内完成。例如，设置超时计数器防止死锁。 - 硬件支持：需要额外的寄存器存储模块编号和状态信息，以支持交叉传输[^4]。 在数学上，总线利用率可以通过优化传输时间来提高。设总传输周期为 $T_{\text{total}}$，传统方式中空闲时间为 $T_{\text{idle}}$，分离式通信将 $T_{\text{idle}}$ 降至接近零，从而提升吞吐量： $$ \text{利用率} = \frac{T_{\text{active}}}{T_{\text{total}}} \approx 1 $$ 其中 $T_{\text{active}}$ 是总线有效工作时间[^4]。 #### 优点与缺点 - **优点**： - **高利用率**：总线只在发送命令或数据时占用，消除了空闲等待，支持多个模块并行操作。 - **提升性能**：在大型系统中（如服务器或多处理器环境），能显著增加数据传输速率和系统响应能力。 - **灵活性**：允许I/O设备、CPU和内存之间高效交互，适用于负载重的场景[^4][^1]。 - **缺点**： - **控制复杂**：需要额外的仲裁逻辑和状态管理硬件，增加了设计难度和成本。 - **实现门槛高**：在普通微型计算机中较少采用，更适合大型或高性能系统（如数据中心服务器）。 - **潜在延迟**：如果仲裁机制不当，可能引入申请等待时间[^4]。 #### 应用场景 总线分离技术主要用于需要高并发和高带宽的领域： - 大型计算机系统和服务器，其中多个CPU或I/O设备频繁交互。 - 实时处理系统，如高性能计算(HPC)集群，要求低延迟和高吞吐量。 - 通信设备，支持多模块交叉数据传输[^4][^1]。 总之，总线分离技术通过分解传输周期和优化总线占用，有效提升了系统效率，但需权衡其复杂性。实际实现中，工程师会结合同步定时方式（如引用[2]所述）来确保稳定性。
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