Bài giảng Hệ thống máy tính: Chương 4 - TS. Trần Thị Minh Khoa

Bài giảng Hệ thống máy tính: Chương 4 I/O Bus and Device, cung cấp cho người học những kiến thức như: Bus systems: ISA, PCI, PCI-E, ATA, SATA; COM interface; HDD. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Hệ thống máy tính: Chương 4 - TS. Trần Thị Minh Khoa 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