第6章 总线系统

　　一、名词解释：

　　历年试题：

　　（2001年）5.总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。

　　（2001年）8.同步通信方式：采用这种方式的总线传输中，所有的设备都从一个公共的时钟信号中获得定时信息。

　　（2002年）4.主设备：获得总线控制权的设备。

　　（2003年）19.猝发数据传输方式：在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式。

　　（2004年）16.总线的同步通信方式：采用这种方式的总线传输中，所有的设备都从一个公共的时钟信号中获得定时信息。

　　（2005年）24.总线从设备：被主设备访问的设备。

　　近年以来每年考本章的名词称解释，所以第五章的名称解释是考试的重点。这里给大家列出了本章的名词解释，大家要熟悉一下，这都是本章的基本概念，有利于做名称解释、选择题、改错题和填空题。

　　1、猝发转输方式：在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式。

　　2、四边沿协议（全互锁）：全互锁的总线通信异步方式，就绪信号和应答信号的上升边沿和下降边沿都是触发边沿。

　　3、码元：信息传输通道中，携带数据信息的信号单元。

　　4、波特率：码元传输速率，每秒通过信道传输的码元数。（传的是信号）

　　5、比特率：信息位传输速率，每秒钟通过信道传输的有效信息量。（传的是信息）

　　6、UART：通用异步接收器/发送器，一种典型的集成电路异步串行接口电路。

　　7、主设备：获得总线控制权的设备。

　　8、从设备：被主设备访问的设备。

　　9、总线事务：从总线的请求到完成总线的使用的操作序列。

　　10、总线协议：总线通信同步方式规则，规定实现总线数据传输的定时规则。

　　11、总线访问延迟：是主设备为获得总线控制权而等待的时间。

　　12、总线周期：是主设备占用总线的时间。

　　13、总线裁决方式：决定总线由哪个设备进行控制的方式。

　　14、系统总线：是用来连接系统内各大功能模块或设备，实现系统种各电路板的连接。

　　15、数据帧：串行数据传输的位格式，包括起始位，数据位，校验位，结束位和空闲位。

　　16、同步通信：所有的设备都从一个公共的时钟信号中获得定时信息。

　　17、异步通信：使用一个在CPU和设备之间的“握手”信号，去除了公共的时钟信号，从而使得操作变成异步的。非互锁、半互锁、全互锁。

　　18、链式查询方式（菊花链方式）：各申请总线的设备合用一条总线作为请求信号线，而总线控制设备的响应信号线则串接在各设备间。

　　19、计数器定时查询方式：集中式总线裁决方式之一，设备要求使用总线时通过一条公用请求线发出，总线控制器按计数的值对各设备进行查询。

　　20、独立请求方式：集中式总线裁决方式之一，每一个设备都有一个独立的总线请求信号线送到总线控制器，控制器也给各设备分别发送一个总线响应信号。

　　21、串行传输：是指数据的传输在一条线路上按位进行。（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）

　　22、并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。（在采用并行传输方式的总线中，除了有传输数据的线路外，还可以具有传输地址和控制信号的线路，地址线用于选择存储单元和设备，控制线用于传递操作信号）

　　23、复合传输：又称总线复用的传输方式，它使不同的信号在同一条信号线上传输，不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。（它与并串传输的区别在于分时地传输同一数据源的不同信息。）

　　24、消息传输方式：总线的信息传输方式之一，将总线需要传送的数据信息、地址信息、和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。

　　25、总线：一组可由多个部件分时共享的信息传输线。

　　二、选择填空题：

　　历年试题：

　　2000年：

　　8.“总线忙”信号由（　）建立。

　　A.获得总线控制权的设备　　　　　　B.发出“总线请求”的设备

　　C.总线控制器　　　　　　　　　　　D.CPU

　　「分析」：在总线控制机制中，准备使用总线的设备向总线控制器发出“总线请求”由总线控制器进行裁决。如果经裁决允许该设备使用总线，就由总线控制器向该设备发出一个“总线允许”信号。该设备接收到此信号后，发出一个“总线忙”信号用来通知其他设备总线己被占用。当该设备使用完总线时，将“总线忙”信号撤销，释放总线。

　　「答案」：A

　　12.系统总线是用来连接（　　）的总线。

　　「分析」：按总线的连线类型不同，总线可分为：① 芯片级总线（CPU内部总线）：连接CPU内部运算器、控制器、寄存器等的数据通路。② 扳级总线：连接主板中的CPU和主存等部件，也称局部总线。③ 系统总线是用来连接系统内各大功能模块或设备。

　　「答案」：系统内各大功能模块或设备

　　14.并行接口与I/O设备之间同时传送的位数，大多是　（　　）位。

　　「分析」：并行接口与I/O设备之间同时传送的8位数（1个字节）

　　「答案」：8

　　2001年：

　　14.在不同速度的设备之间传送数据，（　）。

　　A.必须采用同步控制方式

　　B.必须采用异步控制方式

　　C.可以选用同步方式，也可选用异步方式

　　D.必须采用应答方式

　　「分析」：在不同速度的设备之间进行数据传送，既可以使用同步方式，也可以使用异步方式。异步方式主要是用于在不同的设备之间进行通信，而如果两种速度的设备使用同一个时钟信号进行控制，采用同步的数据传送方式，同样可以进行数据的传送，只是快速设备的速度性能发挥不出来。

　　「答案」：C

　　15.挂接在总线上的多个部件（　）。

　　A.只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据

　　B.只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据

　　C.可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据

　　D.可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据

　　「分析」：为了使总线上的数据不发生“碰撞”，挂接在总线上的多个设备只能分时地向总线发送数据，即每一个时刻只能有一个设备可以向总线传送数据，而从总线上接收数据的设备可有多个，因为接收数据的设备不会对总线产生“干扰”。

　　「答案」：B

　　2002年：

　　12.异步传送方式常用于（　）中，作为主要控制方式。

　　A.微型机的CPU内部控制

　　B.硬连线控制器

　　C.微程序控制器

　　D.串行I/O总线

　　「分析」：异步传输方式主要用于控制两种速度有一定差别的设备的信息传送，一般用在快速CPU与慢速的外设之间进行串行通信的场合。

　　「答案」：D

　　13.串行总线主要用于（　）。

　　A.连接主机与外围设备

　　B.连接主存与CPU

　　C.连接运算器与控制器

　　D.连接CPU内部各部件

　　「分析」：串行通信方式由于其信息传送速度慢、信息传送的距离较长、所使用的信号线数量较少等特点，主要用于连接主机和慢速的外围设备，例如主机与串行鼠标之间的信息传送。

　　「答案」：A

　　2003年：

　　4.下列说法中正确的是（　）。

　　A.半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息

　　B.半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息

　　C.半双工总线可以在两个方向上轮流传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息

　　D.半双工总线可以在两个方向上同时传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息

　　「分析」：根据总线上信号的传递方向，总线可分为单向传输（单工）总线和双向传输（双工）总线，而双工总线又可分为半双工总线和全双工总线。其中单工总线只能向一个方向传递信号，半双工总线可以在两个方向上轮流传递信号，全双工总线可以在两个方向上同时传递信号。　　「答案」：C

　　9.在总线上，同一时刻（　）。

　　A.只能有一个主设备控制总线传输操作

　　B.只能有一个从设备控制总线传输操作

　　C.只能有一个主设备和一个从设备控制总线传输操作

　　D.可以有多个主设备控制总线传输操作

　　「分析」：总线上的设备要控制总线必须先获得总线的控制权，获得总线控制权的设备称为主设备，被主设备访问的设备称为从设备。在总线上信息的传输由主设备启动，一条总线上可以有多个设备能成为主设备，但在同一时刻只能有一个主设备控制总线的传输操作。

　　「答案」：A

　　2004年：

　　4.系统级的总线是用来连接（　）。

　　A.CPU 内部的运算器和寄存器

　　B.主机系统板上的所有部件

　　C.主机系统板上的各个芯片

　　D.系统中的各个功能模块或设备

　　「分析」：按总线的连线类型不同，总线可分为：① 芯片级总线（CPU内部总线）：连接CPU内部运算器、控制器、寄存器等的数据通路。② 扳级总线：连接主板中的CPU和主存等部件，也称局部总线。③ 系统总线是用来连接系统内各大功能模块或设备。

　　「答案」：D

　　15.总线从设备是（　）。

　　A. 掌握总线控制权的设备

　　B.申请作为从设备的设备

　　C. 被主设备访问的设备

　　D.总线裁决部件

　　「分析」：主设备：获得总线控制权的设备。从设备：被主设备访问的设备。

　　「答案」：C

　　2005年：

　　12.波特率表示传输线路上（　）。

　　A.信号的传输速率

　　B.有效数据的传输速率

　　C.校验信号的传输速率

　　D.干扰信号的传输速率

　　「分析」：波特率是码元传输速率，每秒通过信道传输的码元数。（传的是信号）。比特率是信息位传输速率，每秒钟通过信道传输的有效信息量。（传的是信息）

　　「答案」：A

　　13.不同信号在同一条信号线上分时传输的方式称为（　）。

　　A.总线复用方式

　　B.并串行传输方式

　　C.并行传输方式

　　D.串行传输方式

　　「分析」：串行传输是指数据的传输在一条线路上按位进行。并行传输是每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。不同信号在同一条信号线上分时传输的方式称为总线复用方式。

　　「答案」：A

　　17.按照传输定时的方法划分，总线数据通信方式可分为（ ）和　（ ）两类。

　　「分析」：按照传输定时的方法划分，总线数据通信方式可分为：① 同步通信：所有的设备都从一个公共的时钟信号中获得定时信息。② 异步通信：使用一个在CPU和设备之间的“握手”信号，去除了公共的时钟信号，从而使得操作变成异步的，有非互锁、半互锁、全互锁三种方式。

　　「答案」：同步通信　　异步通信

　　三、改错题：

　　历年试题：

　　（2002年）3.按时序控制方式分，总线可分为串行总线和并行总线。

　　「分析」：对总线的分类有不同的分类标准：按传送格式分为：串行总线、并行总线；按时序控制方式分为：同步总线（含同步扩展总线）、异步总线；按功能分为：系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。

　　「答案」：按时序控制方式分，总线可分成同步总线和异步总线。

　　（2003年）23.串行通信只能采用异步方式。

　　「分析」：串行通信是指数据的传输是在一条传输线路上按位进行，它可以采用异步方式，也可以采用同步方式。采用异步方式时，发送与接收设备之间采用“握手”信号来进行同步，而采用同步方式时，发送与接收设备都从同一个公共的时钟信号中获得定时信息。

　　「答案」：串行通信可以采用异步方式，也可以采用同步方式。

　　（2004年）23.总线周期是指：任意总线设备为获取总线控制权而等待的时间与占用总线的时间之和。

　　「分析」：总线访问延迟：是主设备为获得总线控制权而等待的时间。总线周期：是主设备占用总线的时间。

　　「答案」：总线周期是指主设备占用总线的时间。

　　四、简答题：

　　历年试题：

　　（2000年）1.何谓存储总线？何谓I/O总线？各有何特点？（4分）

　　「答案」：

　　存储总线是连接CPU和主存储器之间的专用总线，速度高。

　　1/O总线是连接主机（CPU）与1/O设备之间的总线，可扩展性好。

　　（2001年）4.总线的分类方法主要有哪几种？请分别按这几种法说明总线的分类。

　　「答案」：① 按传送格式分为：串行总线、并行总线；② 按时序控制方式分为：同步总线（含同步扩展总线）、异步总线；③ 按功能分为：系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。

　　（2002年）4.何谓串行传输，有何优缺点？适用什么场合？

　　「答案」：

　　串行传输是指数据的传输在一条线路上按位进行。

　　优点：线路成本低。

　　缺点：传送速度慢。

　　适用场合：主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传送。

　　（2003年）28.总线的同步通信方式与异步通信方式有什么区别？各适用于哪些场合？

　　「答案」：

　　同步通信方式中：数据传送操作由统一的时序信号同步定时控制，有严格的时钟周期划分，总线操作有固定的时序，设备之间没有应答信号。适合各设备速度固定且一致（或差异不大）的场合。

　　异步通信方式中：数据传送操作所需时间视需要而定，总线操作周期时间不固定，没有时钟周期划分，设备之间采用握手信号的应答方式。适合：各设备速度差异较大的场合。

　　（2004年）29.串行总线和并行总线有何区别？ 各适用于什么场合？

　　「答案」：

　　串行总线的数据传输是在一条线路上按位进行。线路成本低，传送速度慢。 适用场合：主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传送。

　　并行总线的每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。线路成本高，传送速度快。适用场合：短距离的高速数据传输。

　　（2005年）29.系统总线接口有哪几项基本功能？

　　「答案」：① 控制：传递总线上的控制信息，主设备会通过总线接口向从设备发出控制信息。② 数据缓存：在总线传递信息时，在总线接口中临时存放数据。③ 状态设置通过总线和转换从设备的工作信息，便于主设备了解从设备的信息。④ 数据转换：某些总线接口需要对传递的数据进行转换。⑤ 整理：对接口本身进行调整。⑥ 程序中断。

　　由上可见，每年都会考本章的简答题。考试的两个重点：一个是串行总线和并行总线相关内容，另一个是同步通信方式与异步通信方式有关内容。这两方面大家一定重点掌握。

　　下面一些知识也要求大家了解

　　1.什么是总线裁决？总线裁决有哪几种方式？

　　「答案」：

　　总线裁决就是决定总线由哪个设备进行控制。

　　总线裁决方式可分为集中式裁决和分布式裁决两种。

　　集中式裁决将总线的控制功能用一个专门的部件实现，这个部件可以位于连接在总线的某个设备上。当一个设备需要向共享总线传输数据时，它必须先发出请求，在得到许可时才能发出数据。裁决部件接收来自各个设备的总线使用请求信号，向其中某一个设备发出总线许可信号。

　　分布式裁决将控制功能分布在连接在总线上的各设备中，一般是固定优先级的。每个设备分配一个优先号，发出总线请求的设备将自己的优先号送往请求线上，与其他设备的请求信号构成一个合成信号，并将这个合成裁决信号读入以判断是否有优先级更高的设备申请总线。这样可使得优先级更高的设备获得总线使用权。

　　2.集中式裁决有哪几种方式：

　　「答案」：

　　链式查询方式（菊花链方式）：各申请总线的设备合用一条总线作为请求信号线，而总线控制设备的响应信号线则串接在各设备间。

　　计数器定时查询方式：集中式总线裁决方式之一，设备要求使用总线时通过一条公用请求线发出，总线控制器按计数的值对各设备进行查询。

　　独立请求方式：集中式总线裁决方式之一，每一个设备都有一个独立的总线请求信号线送到总线控制器，控制器也给各设备分别发送一个总线响应信号。

　　独立请求方式可以和链式查询方式结合，构成分组链式查询方式。

　　3.提高总线速度的措施。

　　「答案」：从物理层次：1.增加总线宽度；2.增加传输的数据长度；3.缩短总线长度；4.降低信号电平；5.采用差分信号；6.采用多条总线。从逻辑层次：1.简化总线传输协议；2.采用总线复用技术；3.采用消息传输协议。

　　4.什么是串行接口？什么是并行接口？他们与系统总线及I/O设备之间的传递格式分别是什么？

　　「答案」：串行接口和并行接口都是总线与设备之间的接口部件，但与设备间的数据格式不同。串行接口与外设之间串行，与系统总线之间并行。并行接口与外设之间并行，与系统总线之间并行。