1、高等計算機系統(tǒng)結構,（第十講）,2011年05月23日,程 旭,存貯系統(tǒng)和I/O,動機: 誰關心I/O?,CPU性能: 每年增長60%I/O系統(tǒng)的性能受到機械延遲的限制(磁盤I/O)每年改進 性能改進 5倍 (損失50%)10% IO & 100x CPU => 性能改進10倍 (損失90%) I/O瓶頸： 縮小程序執(zhí)行中 CPU部分的時間削減快速CPU的潛在性能Reliability 可靠性

2、Scalability 可擴展性Availability 可用性Dependability 可信性,,,,,,,,,,,,,,,,,,Graphics,Exp BusXface,BaseI/O,LAN,SCSI,,,,,,,,,,ProcessorCache/DRAMController,Audio,MotionVideo,Cache,PCI Bus,ISA/EISA - MicroChannel,Add-in bo

3、ard,,Bridge Architecture,個人計算機剖視,,,Network,,,,,,I/O系統(tǒng),,,Processor,Cache,Memory - I/O Bus,MainMemory,I/OController,,,,,,,I/OController,,I/OController,,Graphics,,,,,,,interrupts,工藝發(fā)展趨勢,現在，磁盤容量每18月翻一番 1990年之前，每36月翻一番,

4、當今：處理器性能 每18月 翻一番當今：存儲器大小每18月翻一番(三年四倍)當今：磁盤容量每18月翻一番磁盤定位速率 (尋道 + 旋轉) 每十年翻一番！,I/O Gap,存貯技術的驅動力,主流計算模式的驅動五十年代: 批處理 到 在線處理 的轉變九十年代: 集中處理 到 普及計算 的轉變計算機無處不在：電話、電子書籍、汽車、攝像機 全球性光纖網絡及無線網絡存貯工業(yè)的成效：嵌入式存貯更小、更便宜、更可靠、更低

5、功耗數據使用高容量、層次式管理存儲系統(tǒng),歷史回顧,1956 IBM Ramac ~ 七十年代早期 Winchester針對大型機開發(fā)，專用接口在大小上不斷縮?。?7 in. 至 14 in.七十年代5.25英寸軟盤出現工業(yè)標準磁盤接口ST506, SASI, SMD, ESDI八十年代早期個人計算機和第一代工作站八十年代中期Client/server計算 基于文件服務器的集中存儲加速磁盤的小型化： 8英寸

6、至 5.25英寸巨大的磁盤驅動器市場成為現實工業(yè)標準： SCSI、IPI、IDE在PC市場，采用5.25英寸驅動器，專用接口壽終正寢,磁盤的歷史,數據密度兆位/平方英寸,顯示的容量單位兆字節(jié),1973:1. 7兆位/平方英寸140 兆字節(jié),1979:7. 7兆位/平方英寸2,300兆字節(jié),source: New York Times, 2/23/98, page C3, Wakers of disk drive

7、s crowd even more data into even smaller spaces,歷史回顧,八十年代末/九十年代初：膝上機、筆記本電腦(掌上機)3.5英寸、 2.5英寸(1.8英寸)大小 加上 容量 驅動 市場，而非性能目前，帶寬改進：40%/年來自DRAM、PCMCIA卡中flash RAM的挑戰(zhàn) 仍然太貴，Intel承諾降低成本但還沒有兌現每立方英寸上兆字節(jié)，還不能另人滿意光盤性能尚不理想，但有小的生存

8、空間(CD ROM),磁盤歷史（緒）,1989:63 Mbit/sq. in60,000 MBytes,1997:1450 Mbit/sq. in2300 MBytes,source: New York Times, 2/23/98, page C3, Wakers of disk drives crowd even more data into even smaller spaces,1997:3090 Mbit/sq.

9、in8100 MBytes,Areal Density,Bits recorded along a trackMetric is Bits Per Inch (BPI)Number of tracks per surfaceMetric is Tracks Per Inch (TPI)Care about bit density per unit areaMetric is Bits Per Square InchCal

10、led Areal DensityAreal Density = BPI x TPI,九十年代初的數據存貯技術,CapBPITPIBPI*TPIData Xfer AccessTechnology(MB)(Million)(KByte/s) TimeConventional Tape:Cartridge (.25")15012000104 1.2 92minutesIBM 3

11、490 (.5")8002286038 0.93000secondsHelical Scan Tape:Video (8mm)4600432001638 71 49245 secsDAT (4mm)1300610001870114 18320 secsMagnetic & Optical Disk:Hard Disk (5.25") 120033

12、5281880 63300018 msIBM 3390 (10.5") 3800279402235 62425020 msSony MO (5.25")6402413018796454 88100 ms,,存儲所有我們已讀（寫）、 聽（說）、看的信息,人類數據類型 /小時/天 (/4年)/一生 閱讀文字（含少量圖片）200 K

13、 2 -10 M/G60-300 G以120wpm說 43 K 0.5 M/G 15 G以1KBps說 3.6 M 40 M/G1.2 T50Kb/s POTS的視頻 22 M.25 G/T 25 T200Kb/s VHS質量的視頻 90 M1 G/T100 T 4.3Mb/s HDTV/DVD視頻 1.8 G20 G/T 1 P,KiloMegaGig

14、aTeraPetaExaZettaYotta,一部小說,1封信,美國國會圖書館 (文字),所有磁帶,1部電影,美國國會圖書館 (圖像),所有相片,美國國會圖書館 (聲音+電影),現在的所有信息,所有磁盤,未來磁盤容量和性能,Continued advance in capacity (60%/yr) and bandwidth (40%/yr)Slow improvement in seek, rotation (8%/yr

15、)Time to read whole disk YearSequentiallyRandomly (1 sector/seek)1990 4 minutes6 hours200012 minutes 1 week(!)200656 minutes 3 weeks (SCSI)2006 171 minutes 7 weeks (SATA),存貯設備: 磁盤,,

16、,,,,,,,,扇區(qū)（Sector）,,磁道（Track）,,,,柱面（Cylinder）,,,,,,,,磁頭（Head）,,盤片（Platter）,用途 長期、非易失的存貯在存貯層次中，大容量、廉價、較慢的級別特性 尋道時間(平均8 ms左右)定位延遲（positional latency）旋轉延遲（rotational latency）傳輸率大約每毫秒一個扇區(qū) (5-15 MB/s)成塊容量Giga

17、bytes三年四倍,7200 RPM = 120 RPS => 8 ms per rev ave rot. latency = 4 ms128 sectors per track => 0.25 ms per sector1 KB per sector => 16 MB / s,響應時間 = 排隊 + 控制器 + 尋道 + 旋轉 + 傳輸,,,服務時間,磁盤面密度：Disk Areal Density

18、,Bits recorded along a trackMetric is Bits Per Inch (BPI)Number of tracks per surfaceMetric is Tracks Per Inch (TPI)Disk designs brag about bit density per unit areaMetric is Bits Per Square Inch: Areal Density = B

19、PI x TPI,1 inch disk drive!,2000 IBM MicroDrive: 1.7” x 1.4” x 0.2” 1 GB, 3600 RPM, 5 MB/s, 15 ms seekDigital camera, PalmPC?2006 MicroDrive?9 GB, 50 MB/s! Assuming it finds a niche in a successful productAssum

20、ing past trends continue,磁帶與磁盤,縱向磁帶使用與磁盤相同的工藝技術；同樣的密度改進 磁盤的磁頭在磁盤表面上方，而磁帶在表面上（接觸） 磁盤固定、磁帶可移動內在的成本-性能 依賴于 其幾何形狀： 具有一定縫隙固定的旋轉盤片 (隨機訪問、限制尺寸、1 media / reader)與 可移動的長帶、纏繞在線軸上 (順序訪問、“無限”長度、multiple / reader)

21、新工藝技術趨勢 螺旋掃描(錄像帶, 數字錄音帶) 與磁帶成一定角度旋轉磁頭來改進密度,當前磁帶的缺陷,磁帶磨損螺旋式磁帶上百次縱向磁帶上千次 磁頭磨損 螺旋式 2000小時兩者都必須考慮 經濟/可靠 纏繞、退帶、裝帶、旋轉次數多 并不是必然如此，只是目前為止尚沒有進一步市場需求針對歸檔需求設計,Current Drawbacks to Tape,Tape wear out:Helical 1

22、00s of passes to 1000s for longitudinal Head wear out: 2000 hours for helicalBoth must be accounted for in economic / reliability modelBits stretchReaders must be compatible with multiple generations of mediaLong r

23、ewind, eject, load, spin-up times; not inherent, just no need in marketplace Designed for archival,Automated Cartridge System: StorageTek Powderhorn 9310,6000 x 50 GB 9830 tapes = 300 TBytes in 2000 (uncompressed)

24、Library of Congress: all information in the world; in 1992, ASCII of all books = 30 TBExchange up to 450 tapes per hour (8 secs/tape)1.7 to 7.7 Mbyte/sec per reader, up to 10 readers,,7.7 feet,,10.7 feet,8200 pounds,1

25、.1 kilowatts,Flash: The future of disks?,Advent of digital cameras, mp3 players, has driven market for low-cost non-volatile flash memoryOther promising technologies in development: phase-change RAM, magnetic RAM (core

26、returns!), but flash has big leadIn 2007, several announcements of flash-based disk replacement for laptops/serversSanDisk, Samsung, I/O fusion, …Flash drive advantages:Lower power (no moving parts)Much faster seek

27、time, 100X IOs per second (no moving parts)Greater reliability (no moving parts)Lower noise (no moving parts)Flash disadvantagesCost (20-100x disk cost/GB)Slow writes with current design (competitive with disks)wri

28、te endurance - not an issue for most applications since use write-leveling to spread wear around blocks on chipPotential benefit of flash hidden behind standard disk interfaceScope for massive rethinking of storage arc

29、hitecture if non-volatile moves into memory hierarchy and accessed via processor loads/stores not seek/read/write,名詞解釋：Dependability,Dependability – The quality of delivered service such that reliance can justifiably be

30、placed on this service.FailureErrorFaultServiceSpecified serviceDelivered serviceService accomplishmentService interruption,名詞解釋,Reliability – A measure of the continuous service accomplishment (or, equivalently

31、, of the time to failure) from a reference initial instant.MTTF – mean time to failureMTTR- mean time to repaireAvailability – A measure of the service accomplishment with respect to the alternation between the two st

32、ate of accomplishment and interruption.MTBF – mean time between failuresAvailability = MTTF/MTBF,小尺寸磁盤的優(yōu)勢,低 成本/MB高 MB/大小高MB/瓦特低 成本/驅動器,成本和環(huán)境情況,磁盤陣列的制造上優(yōu)勢,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,14,10,5.25,3.5,3.5,磁盤陣列：1種磁盤設

33、計,常規(guī)：4種磁盤設計,,低端,高端,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Katz and Patterson asked in 1987: “Can smaller disks be used to close gap in performance between disks and CPUs?”,用大量小容量磁盤 替代 少量 大容量磁盤! (1988磁盤),數據容量

34、 大小功耗數據傳輸率 I/O傳輸率平均無故障時間成本,IBM 3390 (K)20 GBytes97 cu. ft.3 KW15 MB/s600 I/Os/s250 KHrs$250K,IBM 3.5" 0061320 MBytes0.1 cu. ft.11 W1.5 MB/s55 I/Os/s50 KHrs$2K,x7023 GBytes

35、11 cu. ft.1 KW120 MB/s3900 IOs/s??? Hrs$150K,,,,磁盤陣列的潛力,高 數據 和 I/O 速率高 MB/立方英尺，高 MB/KW可靠性?,,,,磁盤陣列的可靠性,N個磁盤的可靠性 = 1個磁盤的可靠性 ? N50,000小時 ? 70 磁盤 = 700 小時 磁盤系統(tǒng)的平均無故障時間：從 6 年 跌至 1個月！ 沒有冗余的陣列 在使用中 太不

36、可靠！,可與訪問過程 并行 進行重構的熱備份：可以達到很高的媒體可用性,冗余存盤陣列 （RAID),文件分布到多個磁盤上數據冗余 達到 高數據可用性,如果磁盤出錯就利用陣列上存儲的冗余數據來重建它的內容,需要更多的額外容量來存儲冗余數據需要更多的額外帶寬來實現修改,,,Mirroring/Shadowing (高容量耗損)Horizontal Hamming Codes (過度耗費)Parity & R

37、eed-Solomon CodesFailure Prediction (無容量開銷!)VaxSimPlus --技術上有爭議,關鍵技術:,,,,,,冗余磁盤陣列RAID 1: 磁盤鏡像/影像,,,,,,,,,,,,,,,,,,,每個磁盤都完全復制到它的“影子” 可以達到非常高的可用性完成寫操作需要犧牲帶寬: 邏輯寫 = 兩次物理寫對于讀操作,可以進行優(yōu)化代價很高的一種解決方案：100%的容

38、量開銷,面向：高 I/O速率、高可用性的環(huán)境,,,,,恢復組,,,冗余磁盤陣列RAID 3: 位交織奇偶校驗磁盤,,P,100100111100110110010011. . .,邏輯記錄,10010011,11001101,10010011,00110000,,,條狀物理記錄,,在恢復組上進行奇偶計算 以防 硬盤失效 在上述配置中，維存儲奇偶位需要增加33%

39、的容量開銷 更寬的陣列將相對降低容量開銷、降低預想的可用性、增加數據重建時間盤臂邏輯上同步、轉軸轉動同步 邏輯上是一個單一高容量的、高傳輸率的磁盤,面向高帶寬應用：科學計算、圖像處理,,,冗余磁盤陣列RAID 5+:塊交織分布奇偶校驗磁盤,,一次邏輯寫變成四次物理I/O由于交叉奇偶位存放，因而可以進行獨立寫操作在數據重建中，為數據保護采用Reed-SolomonCodes ("Q&quo

40、t;),,,,,D0,D1,D2,D3,P,D4,D5,D6,P,D7,D8,D9,P,D10,D11,D12,P,D13,D14,D15,P,D16,D17,D18,D19,D20,D21,D22,D23,P,...,...,...,...,...,Disk Columns,增大邏輯磁盤地址,,,,信息條（Stripe）,,信息條單位（Stripe Unit）,,,面向混合應用,磁盤陣列的難題: 寫操作少,D

41、0,D1,D2,D3,P,D0',,+,,,,+,,,D0',D1,D2,D3,P',,,新數據,舊數據,舊奇偶位,XOR,XOR,(1. 讀),(2. 讀),(3. 寫),(4. 寫),RAID-5: Small Write Algorithm,1次邏輯寫 = 2次物理讀 + 2次物理寫,子系統(tǒng)組成,主機,陣列控制器,單板磁盤控制器,,,,,,,單板磁盤控制器,,,,,,,單板磁盤控制器,,,,,,,單

42、板磁盤控制器,,,,,,,,,,,,,,,,,主機適配器,,,管理與主機的接口、DMA,控制、緩沖、奇偶邏輯,物理設備控制,,,,,,,often piggy-backedin small format devices,條塊化軟件從主機下載到陣列控制器不修改應用程序不降低主機性能,系統(tǒng)可用性：正交RAID,ArrayController,StringController,StringController,Stri

43、ngController,StringController,StringController,StringController,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,. . .,,,數據恢復組：數據冗余的單位,冗余支持部件：風扇、供電設施、控制器、電纜,,,端點到端點的數據完整性：具有內在奇偶保護的數據通路,系統(tǒng)

44、級可用性,完全雙冗余,I/O控制器,I/O控制器,陣列控制器,陣列控制器,,,,,,,,,. . .,. . .,. . .,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,. . .,,,. . .,,...,恢復組,目標：無單失效點,,,主機,主機,通過備份的通路，在沒有失效時可以達到更高的性能,Berkeley History: RAID-I,RAID-I (1989) Consisted o

45、f a Sun 4/280 workstation with 128 MB of DRAM, four dual-string SCSI controllers, 28 5.25-inch SCSI disks and specialized disk striping softwareToday RAID is $24 billion dollar industry, 80% nonPC disks sold in RAIDs,,,

46、,,,,,,,,,,小結: RAID技術,? Disk Mirroring, Shadowing (RAID 1),Each disk is fully duplicated onto its "shadow" Logical write = two physical writes100% capacity overhead,? Parity Data Bandwidth Array (RAID

47、 3),Parity computed horizontallyLogically a single high data bw disk,? High I/O Rate Parity Array (RAID 5),Interleaved parity blocksIndependent reads and writesLogical write = 2 reads + 2 writes,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

48、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10010011,11001101,10010011,00110010,10010011,10010011,磁盤I/O性能,響應時間 = 排隊 + 設備服務時間,度量： 響應時間 吞吐率,響應時間 與 服務能力,當響應時間從1.0秒減小到0.3秒后，事務處理時間會發(fā)生什么變化？鍵盤：4.0秒報交，9.

49、4秒思考圖形：0.25秒報交，1.6秒思考,交互式環(huán)境 每次交互 或 事務處理（transaction）由 3 部分組成：報交時間（Entry Time）：用戶輸入命令的時間系統(tǒng)響應時間（System Response Time）： 用戶報交和系統(tǒng)應答之間的時間思考時間（Think Time）： 從系統(tǒng)應答到用戶開始下一命令之間的時間,,第一次事務,第二次事務,響應時間 與 服務能力（緒）,響應時間減少0.7秒可以分別減少事

50、務處理總時間4.9秒(34%)和2.0 秒 (70%) => 提高服務能力另一方面的考慮：人們對于更快的響應都可以做更多的事，但是對快速響應領域卻比較陌生 = 對較慢的響應很在行,磁盤時間示例,磁盤參數：傳輸大小 為 8K bytes廣告申稱的平均尋道時間 為 12 ms磁盤旋轉速度 為7200 RPM傳輸速率 為4 MB/sec控制器開銷 為 2 ms假設磁盤空閑，因而沒有排隊延遲那么，對于一個扇區(qū)的平均磁盤

51、訪問時間為多少？平均尋道 + 平均旋轉延遲 + 傳輸時間 + 控制器開銷12 ms + 0.5/(7200 RPM/60) + 8 KB/4 MB/s + 2 ms12 + 4.15 + 2 + 2 = 20 ms廣告中的尋道時間假設沒有位置問題：現實中，通常為廣告尋道時間的1/4至1/3：20 ms => 12 ms,處理器接口,處理器接口中斷存儲器映射I/O I/O控制結構輪詢（Polling）中斷（

52、Interrupts）直接存儲器訪問（DMA）I/O控制器I/O處理器容量、訪問時間、帶寬 互聯總線,I/O 接口,獨立I/O總線,CPU,,,Interface,Interface,,,Peripheral,,Peripheral,,,,Memory,,存儲器總線,獨立的I/O指令 (in,out),CPU,,,Interface,Interface,,,Peripheral,,Peripheral,,Memor

53、y,,I/O和存儲器傳輸的聯線不同,公共存儲器& I/O總線,VME busMultibus-II,40 Mbytes/sec（樂觀）10 MIPS 處理器使該總線完全飽和!,,,,存儲器映射 I/O,,,,,ROM,RAM,I/O,可編程I/O (輪詢）,CPU,,,IOC,,device,,Memory,,數據是否準備好?,讀數據,存數據,,,,,,,,,yes,no,done?,,no,yes,若忙就循環(huán)等

54、待不能很有效地利用除非設備非常快！,但需要不斷檢測 I/O I/O工作可以分散到計算代碼之中,中斷驅動數據傳輸,CPU,,,IOC,,device,,Memory,,,,addsubandornop,,,,,,,readstore...rti,,,,,,存儲器,用戶程序,,,,,,,,,(1) I/O中斷,,(2) 保存PC,,(3) 中斷服務地址,,中斷服務例程,,,,,,(4),設備傳輸率 = 10 MB

55、ytes/sec => 0 .1 x 10-6 sec/byte => 0.1 ?sec/byte => 1000 bytes = 100 ?sec1000次傳輸 x 100 ?sec = 100 ms = 0.1 CPU seconds,用戶程序僅在實際傳輸中才暫停以每1ms一次的速率傳輸10

56、00次： 1000次中斷（每2微秒一次中斷） 1000次中斷服務（每次98微秒） = 0.1 CPU秒,離設備傳輸率還有很大空間！中斷開銷的1/2,直接存儲器訪問,CPU,,,IOC,,device,,Memory,,DMAC,,以每毫秒一次的速率完成1000次傳輸的時間：,1 DMA建立時間 50 ?sec1 次中斷 2 ?sec1 次中斷服務48 ?sec0.0001 秒的CPU時間,CPU向

57、DMAC發(fā)送開始地址、方向 ；然后，發(fā)射“開始”命令。,DMAC向外設控制器提供握手信號，向存儲器提供存儲地址和握手信號,,,,,0,ROM,,RAM,,Peripherals,DMAC,n,存儲器映射 I/O,輸入/輸出處理器,CPU,IOP,Mem,D1,D2,Dn,,,,,,,,,,. . .,主存總線,I/O總線,CPUIOP,,,向 IOP發(fā)射指令完成后中斷,(1),存儲器,,,(2),(3),,,(4)

58、,設備 與 存儲器之間的數據傳送由IOP直接控制IOP 偷取 存儲器周期,,OP Device Address,,,目標設備,命令在哪里,,,在存儲器中查找命令,,OP Addr Cnt Other,,,,做什么,數據放在哪里,多少,特殊請求,,,,,與處理器體系結構的關系,I/O 指令已經基本消失了中斷向量 被 跳轉表（jump tables）替代PC <- M [ 中斷向量地址 + 中斷號 ]

59、PC <- 中斷向量地址 + 中斷號中斷：堆棧 被 窗口寄存器 所替代中斷處理程序保存寄存器，并且重新使能更高優(yōu)先級的中斷的請求中斷類型的數量不斷減少；中斷處理程序必須詢問中斷控制器,與處理器體系結構的關系（緒）,提高處理器性能增設的cache對I/O提出新的問題沖洗CACHE非常費時，而I/O可能污染cache可以從共享存儲多處理器的“監(jiān)聽(snooping)”策略借鑒解決方案虛擬存儲器 對 DMA 提出新問題一

60、些Load/store結構可能要求原子性操作 裝入鎖定（load locked）、條件存儲（store conditional）處理器難以進行 上下文切換（context switch）,網絡附屬存貯,磁盤大小逐步縮小,網絡帶寬逐步增加,網絡文件服務,在高速網絡上的高性能存貯服務,,14" ?10" ? 8" ? 5.25" ? 3.5" ? 2.5" ? 1.8&qu

61、ot; ? 1.3" ?. . .基于磁盤陣列的高帶寬磁盤系統(tǒng),,3 Mb/s ? 10Mb/s ? 50 Mb/s ? 100 Mb/s ? 1 Gb/s ? 10 Gb/s網絡的持續(xù)高帶寬傳輸能力,網絡提供了更好的物理和邏輯接口：獨立的CPU 和存貯系統(tǒng)！,,支持遠程文件訪問的操作系統(tǒng) 結構,互聯的發(fā)展趨勢,,網絡,>1000 m,10 - 100 Mb/s,high (>ms),low,Exten

62、sive CRC,,通道,10 - 100 m,40 - 1000 Mb/s,medium,medium,Byte Parity,,底板,1 m,320 - 1000+ Mb/s,low (<µs),high,Byte Parity,,距離,帶寬,延遲,可靠性,,,互聯 = 計算機系統(tǒng)中部件間的連接高速硬件接口 + 邏輯協(xié)議網絡、通道、底板,存儲器映射通路寬集中式仲裁,基于消息通路窄分布式仲裁,,底板的體系結

63、構,差異在不斷縮小: SCSI通道很像一條總線 FutureBus很像通道 (斷接/連接) HIPPI形成高速交換網的聯路,基于總線的互聯,總線：子系統(tǒng)間的共享通信聯路低成本：一組線路被多種需要而共享多功能性：易于增加新設備，甚至可以利用公共總線在多計算機之間公用外設缺點通信瓶頸，可能會限制最大I/O吞吐率總線速度受限于一些物理因素總線長度設備的數量 (總線負載)。 一些阻礙專用總線加速比的物理限

64、制。,基于總線的互聯（續(xù)）,兩種基本總線類型：I/O總線：很長、互聯很多類型的設備、數據帶寬的變化范圍大，并且遵從總線標準(有時，也被稱為一個“通道（channel）”)CPU的存儲總線：高速、 與存儲系統(tǒng)匹配以獲得最大的存儲器-CPU帶寬，單一設備(有時也稱為“backplane”)為降低成本，將低成本 (較舊的) 系統(tǒng)聯接起來總線事務發(fā)送地址，并接收或發(fā)送數據,總線協(xié)議,,,,,,,,,,,,主設備,從設備,控制線,地址線

65、,數據線,Multibus: 20根地址線、16根數據線、5根控制線，50ns暫停,總線主設備: 具有控制總線的能力，發(fā)起總線事務總線從設備： 被總線事務激活的模塊總線通信協(xié)議：在傳輸信息中的事件序列的規(guī)范和定時需求規(guī)范。異步總線傳輸：控制線（請求、應答）用于控制事件序列。同步總線傳輸：事件序列與公共時鐘相符,同步總線協(xié)議,,,地址數據讀操作等待,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

66、,,,,,,,,,,,,,,,時鐘,地址數據等待,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,流水化/分離事務總線協(xié)議（Pipelined/Split transaction Bus Protocol）,,,,,,addr 1,data 0,addr 2,wait 1,,,,,data 1,,,,,addr 3,,,OK 1,,,,,,data 2,,,開始讀操作,,,讀操作完成,,,,異步握手,,,地址數據讀

67、請求應答,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,主設備聲明地址,主設備聲明數據,下一地址,,,,,,,,,,,,,,,,,,寫事務,,,t0 t1 t2 t3 t4 t5,,,,t0 : 主設備獲得控制權，聲明地址、方向和數據 等待一定的事件，以便從設備來譯碼目標t1: 主設備占用請求線t2: 從設備發(fā)出應答，說明已接收到數據t3:

68、 主設備釋放請求線t4: 從設備釋放應答線,4 周期握手,讀事務,,,地址數據讀請求應答,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,主設備聲明地址,下一地址,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t0 t1 t2 t3 t4 t5,,,,,,,,,時間復用總線：地址和數據共享連線,t0 : 主設備獲得控制權，聲明地址、方向和數據 等待一定的事件，