总线控制详解：判优与通信机制

"本文主要介绍了计算机组成原理中的总线控制，包括总线判优控制和总线通信控制两大部分。总线控制是确保多设备在共享总线时能有效、安全进行通信的关键机制。" 一、总线判优控制 总线判优控制解决了多个设备同时请求使用总线的问题，确保总线在同一时刻只被一对设备占用。在计算机系统中，设备分为两类：主设备（主模块）和从设备（从模块）。主设备具有总线控制权，可发起总线占用请求并控制通讯过程；而从设备只能响应主设备的命令。总线判优控制方式主要有集中式和分布式两种。 1. 集中式 集中式控制通常将判优逻辑集中在一处，如CPU中。常见的集中式控制方式有： - 链式查询方式：总线控制部件通过一条线（如BR）接收所有设备的请求，然后按固定顺序（通常由物理连接决定）逐个查询，被查询到的设备如果请求使用总线，则通过BG线响应，获得使用权。 - 计数器定时查询方式：使用计数器来决定查询顺序，每个设备都有一个唯一的识别码，计数器的值对应设备的优先级。 - 独立请求方式：每个设备都有单独的请求线，优先级高的设备可以更快获得总线使用权。 二、总线通信控制 总线通信控制关注的是设备间实际的数据传输过程，包括同步、异步和半同步通信方式，以及分离式通信。 1. 同步通信 同步通信中，所有设备的时钟同步，数据传输速率一致。其包括： - 数据输入：数据发送方和接收方在同一时钟周期内完成数据的发送和接收。 - 数据输出：确保数据在正确的时间到达接收端。 2. 异步通信 异步通信允许设备间有时间差异，采用握手信号来协调数据传输，包括： - 不互锁：设备间无确认机制，可能导致数据丢失。 - 半互锁：发送方在发送数据后等待接收方的确认信号。 - 全互锁：发送方在收到接收方的确认信号后才发送下一个数据。 3. 半同步通信 介于同步和异步之间，部分信号同步，部分异步，例如以输入数据为例，设备在同步时钟下发送数据请求，接收方异步响应。 4. 分离式通信 在分离式通信中，控制信息和数据信息分别在不同的总线上传输，提高总线效率，减少冲突。 总线控制在计算机组成原理中起着核心作用，通过有效的总线判优和通信控制策略，保证了系统中多设备之间的高效、稳定通信。理解和掌握这些知识对于设计和优化计算机系统至关重要。