Xem mẫu
- Chap4: I/O Bus and Device
GV: TS. Trần Thị Minh Khoa
- ()(5t)
Bus systems: ISA, PCI, PCI-E, ATA, SATA
COM interface
HDD
- What is Bus?
Bus: Hệ thống dây kết nối các thành phần bên trong máy
tính (processor, memory, IO devices)
Công cụ cơ bản cấu thành hệ thống lớn, phức tạp
- General PC bus architecture
- Advantages of Buses
Đa năng
Dễ dàng them 1 thiết bị mới
Các thiết bị ngoại vi có thể đc di chuyển giữa các hệ thống máy
tính sử dụng cùng chuẩn bus
Chi phí thấp
Tập hợp đơn dây dẫn được chia sẻ bằng nhiều cách
Quản lý sự phức tạp bằng cách phân vùng thiết kế
- Disadvantages of Buses
Communication bottleneck
Băng thông bus có thể giới hạn thông lượng I/O tối đa
Tốc độ bus tối đa bị giới hạn bởi:
Chiều dài bus
Số lượng thiết bị trên bus
Cần hỗ trợ một loạt thiết bị với:
Độ trễ khác nhau
Tốc độ truyền tải dữ liệu khác nhau
- The General Organization of a Bus
Control lines
Signals requests and acknowledgment
Cho biết loại thông tin trên data lines
Data lines: mang thông tin giữa source và destination
Data and Address
Complex commands
- Master versus Slave
Bus transation bao gồm 2 phần:
Phát hành lệnh (và địa chỉ) – request
Truyền dữ liệu – action
Master: khởi tạo bus transaction
phát hành câu lệnh (command) và địa chỉ (address)
Slave: phản hồi tới địa chỉ
Gởi dữ liệu cho master nếu master yêu cầu dữ liệu
Nhận dữ liệu từ master nếu master gởi dữ liệu
- General Bus types
Processor-memory bus (design specific)
Ngắn, tốc độ cao
Phù hợp với hệ thống bộ nhớ đối đa bang thông memory-processor
Tối ưu hoá cho chuyển cache block
Backplane bus (standard or proprietary, eg., ATA)
Bus trung gian kết nối I/O bus tới processor-memory bus
I/O bus (industry standard, eg., SCSI, PCI-e, USB,
Hypertransport)
Dài, tốc độ chậm
Cung cấp cho nhiều thiết bị I/O
Kết nối tới processor-memory bus hoặc backplane bus
- Example:
Bus architecture
Processor-memory bus
Backplane bus
I/O buses
- A Computer System with One Bus:
Backplane Bus
- A Two-Bus System
- A Three-Bus System
- ???
- Bus communications
Bus protocols
Asynchronous
Synchronous
Memory Read / Writes
I/O Read Writes
Peer communicaBon – e.g. CPU to CPU
Are communications verified?
Is there error checking (parity, CRC, etc.) ?
- Synchronous and Asynchronous buses
Synchronous bus (e.g., processor-memory buses)
Sử dụng bộ đếm (clock) ở control line và fixed protocol cho các
giao tiếp liên quan tới clock
Pros:
Đơn giản ( 1 Finite-State Machine)
Nhanh
Cons:
Clock skew (lệch đồng hồ) giới hạn chiều dài bus
Các thiết bị phải làm việc cùng tốc độ
Thích hợp cho processor-memory bus
- Synchronous and Asynchronous buses
Asynchronous bus (e.g., I/O buses)
Sử dụng giao thức “handshacking” để thi hành một giao dịch
Pros:
Đa năng, chung giao thức
Data rate linh động
Cons:
Phức tạp hơn, 2 FSMs
Chậm hơn
- Buses so far
Bus Master: có khả năng điều khiển bus, khởi tạo giao dịch (transaction)
Bus Slave: được kích hoạt bởi giao dịch
Bus Communication Protocol: đặc tả tuần tự các sự kiện và thời gian yêu
cầu để truyền tải thông tin
Asynchronous Bus Transfers: control lines (req, ack) phục vụ theo tuần tự
Synchronous Bus Transfers: trình tự liên quan đến clock
nguon tai.lieu . vn
