总线 中断 IO
属于课本第三章的内容。
存储系统的基本要求和并行主存系统
存储器的三个主要指标
容量、速度和价格,对三个指标的要求:容量大、速度快、价格低
对并行主存结构设计需求
主要通过时间重叠和资源重复来达到存储器并行
单体单字:一个存储体对应一个字
单体多字:一个存储体(存储地址)对应多个字
多体单字交叉存储器(更常用):一个存储体存一个字,并同属于一个信息的不同字放在不同的存储体上
能并行读出多个cpu字的单体多字和多体单字、多体多字的交叉访问主存系统统称为并行主存系统。
中断系统
实时控制、故障处理、计算机与外围设备之间的数据通信,采用就是中断。
中断:cpu暂停当前的工作,转去处理要求迅速处理的事件,处理完后,继续原来的工作。
中断步骤
中断响应 现场保护 中断服务 现场恢复
中断服务程序
无参数,无返回值
void ISRname(void) interrupt n[using m];//n是中断号,指中断向量
中断向量
cpu响应为断时跳转到一个特定的地址开始执行中断服务程序,这个地址就是中断向量。
其他重要概念
中断源
- 机器故障中断
- 异常,程序性中断,如一是程序性错误,二是产生特殊的运算结果
- IO设备中断
- 外中断,定时器或时钟或其他设备产生的
- 调用管理程序,PC里支持中断指令,这样调用指令产生中断
中断嵌套
发生条件:低优先级中断正在处理的时候,高优先级中断请求有效。
中断系统的软硬件功能分配
实质上就是中断处理程序软件和中断响应硬件的功能分配
总线系统
一组信号线的集合,它定义了各引线的信号、电气和机械特性,使计算机系统内部的各部件之间以及外部的各系统之间建立信号联系,进行数据传输和通信。
同一个时刻只能有一个信号源
总线分类
传信息种类
数据总线,双向
地址总线, 单向
控制总线,单双向,控制读写,数据传输,联络,总线判决和中断控制等功能
电源总线
总线在系统结构中的层次位置
片内总线,cpu内部
内部总线,系统内总线
外部总线,如USB口
总线控制
集中式总线:整个总线控制归一个部件管
分布式总线:分散于总线各个控制
同步、异步
同步:共用一个时间节拍,优点:速度快,成本低
异步:有各自的时钟。采用握手协议
IO系统软件层次结构

设计总线需要考虑一些问题
特性 | 高性能 | 低价格 |
---|---|---|
总线宽度 | 独立的地址和数据总线 | 数据和地址分时共用 |
数据总线宽度 | 越宽越快 | 越窄越便宜 |
传输块大小 | 块越大总线开销越小 | 单字传送更简单 |
总线主设备 | 多个(需要仲裁) | 单个 |
分离事务 | 采用-分离的请求包和回答包能提高总线带宽 | 不采用-持续连续的成本更低,而且延迟更短 |
定时方式 | 同步 | 异步 |
常见总线

嵌入式系统总线

基本时间处理过程

通道分类
根据信息传送方式不同,三种类型
- 字节多路通道:多个设备接到这个通道上来,每次每个设备传的都是一个字节
- 选择通道:一次只给一个设备服务
- 数组多路通道:每一次每个设备只传一个数组
通道流量
一个通道在数据传输期间,单位时间内能够传送的数据量,又称为通道吞吐率、通道数据传输率
通道最大流量:一个通道在满负荷工作状态下通道流量
通道流量分析 参数定义
Ts:设备选择时间,从通道响应设备发出的数据传输请求开始,到通道实际为这台设备传输数据所需要的时间。
Td:传送一个字节所用的时间
p:一个通道上连接的设备台数,且这些设备同时工作
n:每台设备需要传输的总的数据量
k:数组多路里,每一个数据块所包含的字节数
T:整个通道完成全部数据量所需要的时间。
字节多路通道流量分析


选择通道


数组多路通道


通道流量综合分析
设计时不要超过最大流量,需要具体问题具体分析