试题3（2005年11月试题2）

    采用__（2）__不能将多个处理机互连构成多处理机系统。

    （2）A. STD总线B. 交叉开关C. PCI总线D. Centronic总线

    试题3分析

    总线是计算机中各部件相连的通信线，通过总线，各部件之间可以相互通信，而不是每两个部件之间相互直连，减少了计算机体系结构的设计成本，有利于新模块的扩展，如图1-5所示。

图1-5  总线图

    从中央处理器到外设，总线可以分为四类：

    1.中央处理器内部总线

    这是内部各部件之间的信息传送线，寄存器与寄存器之间、各寄存器与运算器之间的信息传送线。

    2.部件内总线

    一块插卡的内部总线，又称片级总线，像显卡、多功能卡等插卡都使用了部件内总线实现本卡上的各种芯片的互连。

    3.系统总线

    系统总线是计算机系统内各功能部件（中央处理器、存储器、外设等）之间相互连接的总线。从位置上来说，一般位于计算机系统的底板上。它从功能上说，可以分为以下几种。

    （1）数据总线：一般是由三态门控制的双向数据信道，中央处理器通过数据总线和主存、外设交换数据。

    （2）地址总线：常常由三态门控制的单向数据信道，由中央处理器"点名"取数的位置。

    （3）控制总线：用来传递控制信号。如读/写信号、中断请求、复位等信号。

    4.外部总线

    外部总线是计算机系统之间，或者是和计算机和其他设备通信的总线。

    最早的是PC/XT 电脑采用的系统总线，它基于8位的8088 处理器，被称为PC总线或者PC/XT总线。STD（Standard Bus）总线是一种规模最小，面向工业控制，设计周密的8位系统总线。STD总线只有56根信号线，划分为电源总线、数据总线、地址总线、控制总线四类。 STD总线信号也是通过底板总线的形式提供给STD总线模板的，因此底板应具有极低的阻抗，使总线上传输的高频脉冲信号不会失真。STD总线是一种专门设计的面向工业测量及控制的小型总线，它主要应用在以微处理器为中心的测量控制领域，尤其以应用于工业测控领域为多。

    1984年，出现了基于16位Intel 80286处理器的PC/AT 电脑，系统总线也相应地扩展为16位，并被称呼为PC/AT 总线。以上两种总线规范为基础的ISA（工业标准架构：Industry Standard Architecture）总线，方便了开发与个人计算机兼容的外围设备。ISA 是8/16位的系统总线，最大传输速率为8MB/s,允许多个CPU 共享系统资源。由于兼容性好，它在20世纪80年代得到了广泛采用，其缺点是传输速率过低、CPU占用率高、占用硬件中断资源等。

    ???  当出现了32位外部总线的386DX处理器之后，ISA的宽度就已经成为严重的瓶颈，并影响到处理器性能的发挥。新的EISA（Extended ISA,扩展ISA）总线是为适应32位中央处理器而制定的。EISA 总线的工作频率仍旧是8MHz,并且与8/16位的ISA总线完全兼容，带宽提高了一倍，达到了32MB/s.

    为了解决ISA和EISA速度慢的问题，出现了32位的PCI（周边组件互连）总线。 最初PCI 总线工作在33MHz 频率之下，传输带宽达到了133MB/s（33MHz×32位/8），后来又提出了64位的PCI 总线，并把PCI 总线的频率提升到66MHz~100MHz,甚至更高。PCI不像ISA总线那样把地址寻址和数据读写控制信号都交给微处理器来处理， 而是独立于处理器，采用了独特的中间缓冲器设计，可将显示卡、声卡、网卡、硬盘控制器等高速的外围设备直接挂在CPU 总线上，打破了瓶颈，使得CPU 的性能得到充分的发挥。PCI总线还具有能自动识别外设，与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力，具有隐含的中央仲裁系统，采用多路复用方式（地址线和数据线）减少了引脚数，支持64位寻址，完全的多总线主控能力，提供地址和数据的奇偶校验等特点。

    PCI的缺点是存在中断共享冲突，只能支持有限数量设备等问题，可支持10台外设。

    后来3D显示卡的迅猛发展，让PCI总线吃紧，就出现了作为PCI 总线的补充--AGP 总线。AGP（加速图形接口，Accelerated Graphics Port）接口，为显示卡专用，工作频率为66MHz,是PCI的两倍，带宽相应地增加到266MB/s.后来的AGP 2X、AGP4X,以及AGP8X ,传输速度达到了2.1GB/s.

    三大总线的比较如表1-2所示。

表1-2  三大总线对比

 Centronic总线是一种标准的并行外部总线，广泛地使用在计算机与打印机之间的连接， Centronic总线由36个信号组成。 Centronic不能用于多机互连。

    交叉开关通过开关提供多条数据通路，具有N×N个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。如果一个交叉是闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。交叉点的闭合与打开由调度器来控制，因此，调度器限制了交换开关的速度。在并行系统中，交叉开关可以用来连接处理器和处理器，也可以用来连接处理器和存储器。

    试题3答案

    （2）D