第6章习题参考答案

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第6章习题参考答案

1．比较单总线、多总线结构的性能特点。

答：单总线结构：它是用单一的系统总线连接整个计算机系统的各大功能部件，各大部件之间的所有的信息传送都通过这组总线。其结构如图所示。单总线的优点是允许I/O设备之间或I/O设备与内存之间直接交换信息，只需CPU分配总线使用权，不需要CPU干预信息的交换。所以总线资源是由各大功能部件分时共享的。单总线的缺点是由于全部系统部件都连接在一组总线上，所以总线的负载很重，可能使其吞吐量达到饱和甚至不能胜任的程度。故多为小型机和微型机采用。

系统总线设备接口CPU内存…

多总线结构：多总线结构是通过桥、CPU总线、系统总线和高速总线彼此相连，各大部件的信息传送不是只通过系统总线；体现了高速、中速、低速设备连接到不同的总线上同时进行工作，以提高总线的效率和吞吐量，而且处理器结构的变化不影响高速总线。

设备接口

2．说明总线结构对计算机系统性能的影响。

答：(1)简化了硬件的设计。从硬件的角度看，面向总线是由总线接口代替了专门的I/O接口，由总线规范给出了传输线和信号的规定，并对存储器、I/O设备和CPU如何挂在总线上都作了具体的规定，所以，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU插件、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线即可工作，而不必考虑总线的详细操作。

(2)简化了系统结构。整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。 (3)系统扩充性好。一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件；功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。插件插入机

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器的位置往往没有严格的限制。这就使系统扩充既简单又快速可靠，而且也便于查错。

(4)系统更新性能好。因为CPU、存储器、I/O接口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，而这种更新只需更新需要更新的插件，其他插件和底板连线一般不需更改。

3．用异步通信方式传送字符“A”和“8”，数据有7位，偶校验1位，起始位l位，停止位1位，请分别画出波形图。

答： “A”的ASCII码为41H = 01000001B，1的个数为偶数，故校验位为0；“8”的ASCII码为38H = 00111000B，1的个数为奇数，故校验位为1。

停起数数数数数数数校停起数数数数数数数校停止始据据据据据据据验止始据据据据据据据验止位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位位

0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6

4. 总线上挂两个设备，每个设备能收能发，还能从电气上和总线断开，画出逻辑图，画出逻辑图，并作简要说明。

5．画出菊花链方式的优先级判决逻辑电路图。

总线仲裁器 BS BR 设备接口 0 BG 设备接口 1 菊花链查询方式

? 设备接口 n D数据线 A地址线

6．画出独立请求方式的优先级判决逻辑电路图。

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总线仲裁器 BGn BRn BG1 BR1 BG0 BR0 D数据线 A地址线

设备接口 0 设备接口 1 独立请求方式

? 设备接口 n

7．画出分布式仲裁器逻辑电路图。

8．同步通信之所以比异步通信具有较高的传输频率，是因为同步通信 C 。 A．不需要应答信号 B．总线长度较短 C．用一个公共时钟信号进行同步 D．各部件存取时间比较接近

9．在集中式总线仲裁中， B 方式响应时间最快， A 方式对 C 最敏感。 A．菊花链方式 B．独立请求方式 C．电路故障 D. 计数器定时查询方式

10．采用串行接口进行7位ASCII码传送，带有一位奇校验位、1位起始位和1位停止位，当波特率为9600波特时，字符传送速率为 A 。 A．960 B．873 C．1371 D．480 11．系统总线中地址线的功能是 D 。

A．选择主存单元地址 B．选择进行信息传输的设备

C．选择外存地址 D．指定主存和I／O设备接口电路的地址

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12．系统总线中控制线的功能是 A 。

A．提供主存、I／O接口设备的控制信号和响应信号 B．提供数据信息 C．提供时序信号

D．提供主存、I／O接口设备的响应信号

13．说明存储器总线周期与I／O总线周期的异同点。

答：存储总线周期用于对内存读写；I/O总线周期对接口中的端口进行读写。 14．PCI是一个与处理器无关的 D ，它采用 C 时序协议和 A 式仲裁策略，并具有 B 能力。

A．集中 B．自动配置 C.同步 D．高速外围总线

15．PCI总线的基本传输机制是猝发式传送。利用 A 可以实现总线间的 B 传送，使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。PCI允许 D 总线 C 工作。

A．桥 B．猝发式 C．并行 D．多条

16．InfiniBand是一个高性能的 A 总线标准，数据传送率高达 B ，它可连接 C 台服务器，适合于高成本的 D 计算机的系统。 A．I/O B．30GB/S C．64000 D．较大规模 17．PCI总线中三种桥的名称是什么?桥的功能是什么? 答：在PCI总线体系结构中有三种桥：即HOST桥、PCI/LAGACY总线桥、PCI/PCI桥。

桥在PCI总线体系结构中起着重要作用，它连接两条总线，使彼此间相互通信。桥是一个总线转换部件，可以把一条总线的地址空间映射到另一条总线的地址空间上，从而使系统中任意一个总线主设备都能看到同样的一份地址表。桥可以实现总线间的猝发式传送，可使所有的存取都按CPU的需要出现在总线上。由上可见，以桥连接实现的PCI总线结构具有很好的扩充性和兼容性，允许多条总线并行工作。

18．何谓分布式仲裁?画出逻辑结构示意图进行说明。

答：分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。

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19．总线的一次信息传送过程大致分哪几个阶段?若采用同步定时协议，请画出读数据的同步时序图。

答：总线的一次信息传送过程，大致可分为如下五个阶段：

请求总线，总线仲裁，寻址(目的地址)，信息传送，状态返回(或错误报告)

总线时钟启动信号读命令地址线数据线认可地址数据

20．某总线在一个总线周期中并行传送8个字节的信息，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为70MHz，总线带宽是多少?

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答：8*70*106=560*106B/s

21. 比较PCI总线和InfiniBand标准的性能特点。 略

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