共享总线bus的系统

§2.2 共享总线系统
一、结构 各种数据处理设备( 各种数据处理设备(包括计算机或外围设备) 包括计算机或外围设备)通 过公共数据通道（ 过公共数据通道（总线） 总线）连接起来， 连接起来，构成共享总 线系统结构, 线系统结构,简称为总线式结构。

简称为总线式结构。

计算机 计算机 总线 计算机 外设


总线： 总线：
这里是外总线 外总线（设备级） 设备级）常用串行， 常用串行，也有并行 这里是外总线（ 另有内总线 内总线（板级总线） 板级总线）如PCI 、ISA、 ISA、EISA、 EISA、 VME（ VME（工业） 工业） 另有内总线（ VXE（ PCVXE（仪器仪表） 仪器仪表） S-100 STD PC-104 另有片级总线 另有片级总线 如CPU与存储器 CPU与存储器 芯片内部总线
二、总线控制方式
总线采用广播式发送， 总线采用广播式发送，若两个设备同时向总线发送信息就出 现总线冲突或总线竞争 1、集中式控制 集中式控制： ： 由专用总线控制器（ 仲裁器） 用查询、 由专用总线控制器 （仲裁器 ）用查询 、中断或分配方式控 制总线。

制总线。

信息在总线上畅通传输的条件: 信息在总线上传输时间小于该信息的发送时间.
tp +
L b
< Ma
b : 信息传送速率
1
tp : 查询时间, L : 信息长度, M : 总线上挂接的计算机台数
a : 每台计算机每秒向总线发送的信息数 1 即: M < a (tp+L /b)


2、分散控制:
无总线仲裁器， 无总线仲裁器，由总线上的各设备分散控制。

由总线上的各设备分散控制。

例如CSMA/CD
（优先链控制、 优先链控制、定时询问、 定时询问、独立请求控制、 独立请求控制、隐请求控制） 隐请求控制） 三、优缺点
总线式系统的性能取决于总线的带宽、 总线式系统的性能取决于总线的带宽、总线上信息的最大传送 速率、 总线上挂接设备数和总线访问规程等。

速率 、总线上挂接设备数和总线访问规程等 。

优点： 优点：结构最简单， 结构最简单，成本最低， 成本最低，扩展最灵活， 扩展最灵活，局 部故障不影响全局 缺点： 缺点：总线是瓶颈， 总线是瓶颈，影响全局。

影响全局。

改进： 改进：双总线。

双总线。

§2.3
一、结构
环形系统
将计算机等设备通过其接口连接到环形数据通道上， 将计算机等设备通过其接口连接到环形数据通道上，即形成环 形系统。

形系统。

节点： 节点：系统中的计算机等设备， 系统中的计算机等设备，可通过其接口与其他设备相连。

可通过其接口与其他设备相连。

与总线结构的主要区别： 与总线结构的主要区别： (1) 环形结构的信息传输不是“ 环形结构的信息传输不是“广播式” 广播式”，而是“ 而是“驿站式” 驿站式”。

(2) 允许多组信息在环上传送。

允许多组信息在环上传送。

二、优缺点
1. 优点： 优点：结构与控制逻辑简单， 结构与控制逻辑简单，灵活性 好， 易于 用光缆实现。

用光缆实现。

2. 缺点： 缺点：可靠性低， 可靠性低，数据通道或节点和接口是 瓶颈。

瓶颈。

3. 改进措施： 改进措施：
①节点处加旁路通道。

节点处加旁路通道。

采用双环或多环。

②采用双环或多环 。

重 组 器
计算机 重 组 器
备用环


§2.4 星形结构
一、结构
系统中有个中心节点， 系统中有个中心节点，其余的节点都是卫星节点。

其余的节点都是卫星节点。

它们皆 与中 心节点相连， 心节点相连，但互不相连。

但互不相连。

A B D
与两级树形结构不同处： 与两级树形结构不同处： 1、中心节点一般不是上位机， 中心节点一般不是上位机，而是开关机或集线器（ 而是开关机或集线器（HUB） 2、一般是商品化的系统， 一般是商品化的系统，组网非常简单。

组网非常简单。

C


中央开关的容量取决于一个报文所需的处理时间 和信息 传送的吞吐量。

传送的吞吐量。

一个报文的平均传送时间包括： 一个报文的平均传送时间包括：
1. 报文等候处理的输入缓冲时间； 报文等候处理的输入缓冲时间； 2. 处理时间t 3. 输出缓冲时间
二、优缺点 优点： 优点：简单、 简单、成本低、 成本低、模块性好、 模块性好、灵活性好 缺点： 缺点：可靠性差、 可靠性差、中心节点是瓶颈， 中心节点是瓶颈，连线长度一般比总线式的长。

连线长度一般比总线式的长。

§ 2.5 一、结构
点至点互连系统
将系统中各节点全部或大部分连起来。

将系统中各节点全部或大部分连起来。

对全互连， 对全互连，通讯口为: （N-1）* N，通讯线路（ 通讯线路（组）数为N *（N-1）/2
N
2 3 4 6 7
接口数
2 6 12 30 42
通信线（ 通信线（组）
1 3 6 15 21


二、互连技术
1. 线路转接技术： 线路转接技术：通过转换开关转接（ 通过转换开关转接（类似电话交换机）。

类似电话交换机）。

2. 存储转发技术： 存储转发技术： a、报文转发系统： 报文转发系统：通过中间节点存储转发报文。

通过中间节点存储转发报文。

b、报文分组转发系统， 报文分组转发系统，始于ARPA, 先分组， 先分组，再转发到目的节点， 再转发到目的节点， 最后拼装复原。

最后拼装复原。

“适配器路径算法” 适配器路径算法”
三、点至点互连优缺点
优点： 优点：可靠性高， 可靠性高，全互连无瓶颈， 全互连无瓶颈，易于实现节点互连。

易于实现节点互连。

缺点： 缺点：成本高， 成本高，系统扩展时费用急剧上升。

系统扩展时费用急剧上升。

改进： 改进：常用部分互连。

常用部分互连。

例如“ 例如“立方体结构” 立方体结构” 、“二维方阵结构” 二维方阵结构”


按可靠性高低排序：按可靠性高低排序：点至点点至点（（全）互连→树形→总线→环形→星形
3.吞吐量与响应时间
吞吐量吞吐量：：指在特定时间内完成的总工作量指在特定时间内完成的总工作量，，字节/秒、位/秒、指令秒
传输能力：同时传输的报文数同时传输的报文数，，总线为1。

响应时间响应时间：：接受申请或信息接受申请或信息，，经过处理返回信息的总时间经过处理返回信息的总时间。

传输延时：源节点将信息传至目的节点的时间响应时间内存容量DDC 几十us~几百ms 几十k~ 几兆SCC 几十ms~几十s 几兆~ 几十兆全厂管理几十s~ 几+分
几十兆~ 几百兆公司级
几分~ 几小时几百兆~ 几千兆按响应时间短→长排序排序：：点至点点至点、、树形树形、、星形星形、、总线总线、、环形环形。

4. 灵活性：指系统是否容易开发指系统是否容易开发、、扩展
按高低排序按高低排序：：总线总线、、环形环形、、星形星形、、树形树形、、点至点点至点。

5. 安全保密性
按高低排序按高低排序：：树形树形、、点至点点至点、、星形星形、、环形环形、、总线总线。

6. 经济性经济性：：
按高低排序按高低排序：：总线总线、、星形星形、、环形环形、、树形树形、、点至点点至点。

二、各种结构综合比较和选用原则
由简单由简单、、通用通用、、一般性能到复杂一般性能到复杂、、专用专用、、高性能其选用顺序为高性能其选用顺序为：总线→星形→环形→树形→点至点点至点。

选用原则：一般通用计算机网络选总线一般通用计算机网络选总线、、星形星形、、环形环形；；
工业控制一般用树形或星形工业控制一般用树形或星形；；
可靠性要求特别高用点至点全互连或大部互连可靠性要求特别高用点至点全互连或大部互连，，
也可以各种结构混合使用。

树形+分层总线
树形+分层环形
树形+环形+总线
第二章小结
五种结构分析、、特点
1.五种结构分析
2.性能比较和选取原则
：p48 2-3, 2-5，2-6
作业
作业：。