Question

什么是总线？总线传输有何特点？ 2． 试比较同步通信和异步通信。 3． 说明存取周期和存取时间的区别。 4

什么是总线？总线传输有何特点？ 2． 试比较同步通信和异步通信。 3． 说明存取周期和存取时间的区别。 4． 什么是存储器的带宽？若存储器的数据总线宽度为32位，存取周期为200ns，则存储器的带宽是多少？ 5． 试比较静态RAM和动态RAM。

Answer 1

1、总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。
总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。
2、同步通信
所谓同步通信是指在约定的通信速率下，发送端和接收端的时钟信号频率和相信始终保持一致（同步），这就保证了通信双方在发送和接收数据时具有完全一致的定时关系。
同步通信把许多字符组成一个信息组，或称为信息帧，每帧的开始用同步字符来指示。由于发送和接收的双方采用同一时钟，所以在传送数据的同时还要传送时钟信号，以便接收方可以用时钟信号来确定每个信息位。
同步通信要求在传输线路上始终保持连续的字符位流，若计算机没有数据传输，则线路上要用专用的“空闲”字符或同步字符填充。
同步通信传送信息的位数几乎不受限制，通常一次通信传的数据有几十到几千个字节，通信效率较高。但它要求在通信中保持精确的同步时钟，所以其发送器和接收器比较复杂，成本也较高，一般用于传送速率要求较高的场合。
异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。
异步通信规定字符由起始位(start bit)、数据位(data bit)、奇偶校验位(parity)和停止位(stop bit)组成。起始位表示一个字符的开始，接收方可用起始位使自己的接收时钟与数据同步。停止位则表示一个字符的结束。这种用起始位开始，停止位结束所构成的一串信息称为帧(frame)（注意：异步通信中的“帧”与同步通信中“帧”是不同的，异步通信中的“帧”只包含一个字符，而同步通信中“帧”可包含几十个到上千个字符）。在传送一个字符时，由一位低电平的起始位开始，接着传送数据位，数据位的位数为5~8。在传输时，按低位在前，高位在后的顺序传送。奇偶校验位用于检验数据传送的正确性，也可以没有，可由程序来指定。最后传送的是高电平的停止位，停止位可以是1位、1.5位或2位。停止位结束到下一个字符的起始位之间的空闲位要由高电平2来填充（只要不发送下一个字符，线路上就始终为空闲位）。
从以上叙述可以看出，在异步通信中，每接收一个字符，接收方都要重新与发送主同步一次，所以接收端的同步时钟信号并不需要严格地与发送方同步，只要它们在一个字符的传输时间范围内能保持同步即可，这意味着南时钟信号漂移的要求要比同步信号低得多，硬件成本也要低的多，但是异步传送一个字符，要增加大约20％的附加信息位，所以传送效率比较低。异步通信方式简单可靠，也容易实现，故广泛地应用于各种微型机系统中。
异步通信和同步通信的比较
（1）异步通信简单，双方时钟可允许一定误差。同步通信较复杂，双方时钟的允许误差较小。
（2）异步通信只适用于点<--> 点，同步通信可用于点<--> 多。
（3）通信效率：异步通信低，同步通信高。
3、
存取周期：
（1）把信息代码存入存储器，称为“写”，把信息代码从存储器中取出，称为“读”。 （2）存储器进行一次“读”或“写”操作所需的时间称为存储器的访问时间（或读写时间），而连续启动两次独立的“读”或“写”操作（如连续的两次“读”操作）所需的最短时间，称为存取周期（或存储周期）。 （3）微型机的内存储器目前都由大规模集成电路制成，其存取周期很短，约为几十到一百纳秒（ns）左右
存取时间：RAM 完成一次数据存取所用的平均时间（以纳秒为单位）。存取时间等于地址设置时间加延迟时间（初始化数据请求的时间和访问准备时间）。 读出时间与写入时间统称存取时间。 又称存储器访问时间。就是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。具体来讲，从一次读操作命令发出到该操作的完成，将数据读入数据缓冲寄存器谓之所经历的时间，即为存储器存取时间。 这里需要指出，存取时间和存储周期不一样，而通常，存储周期略大于存取时间。
4、存储器带宽：单位时间里存储器所存取的信息量 体现数据传输速率技术指标 （位/秒，字节/秒） 存储器的带宽决定了以存储器为中心的机器获取信息的传输速度，它是改善机器瓶颈的一的关键因素。 为了提高存储器的带宽，可以采取以下措施： 1、缩短存取周期； 2、增加存储字长，使每个存取周期可读/写更多的二进制位数； 3、增加存储体。 计算方法：带宽=每个存取周期访问位数/存取周期。如存取周期为500ns，每个存取周期可访问16位，则它的带宽为32M位/s。
带宽的单位是KB/s
所以用32/8=4B约等于0.004KB（1KB=1024B）
200ns=2x10^-7s
所以带宽为：4x10^-3/2x10^7=20000KB/S
5、静态RAM是靠双稳态触发器来记忆信息的；动态RAM是靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷会泄漏，需要定时给与补充，所以动态RAM需要设置刷新电路。但动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低，从而成本也低，适于作大容量存储器。所以主内存通常采用动态RAM，而高速缓冲存储器（Cache）则使用静态RAM。另外，内存还应用于显卡、声卡及CMOS等设备中，用于充当设备缓存或保存固定的程序及数据。