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2016年 408 计算机组成原理 第 21 题

计算机组成原理2016年选择题2分

题目

下列关于总线设计的叙述中,错误的是( )。

错因

B

把"复用 = 让一根线同时传两件事 = 信号串扰增大复杂度 = 反而需要更多线"想错了。信号线复用指的是一根物理线在不同时间承担不同功能(如地址/数据复用、地址/数据/控制复用),用"分时共享"替换"分别布线"——线数确实减少,代价是控制时序复杂、传输速率下降。结论"减少线数"是正确叙述。

C

误以为"突发传输只是一种控制时序,跟数据率无关"。实际上突发传输:第一次给出起始地址 + 数据块长度,之后连续传送多个数据,无需每次重新发地址——省掉的"发地址 + 应答"开销直接转化为更高的有效数据率。常见于 DMA、Cache 行填充、SDRAM 等场景。结论"提高传输率"是正确叙述。

D

不熟"分离事务"概念。分离事务:一次完整的总线事务(请求 + 等待响应 + 数据传输)被拆成两个独立子事务。请求方发完请求就释放总线,等响应方准备好再重新申请总线送数据。这段"等待时间"释放出来给别的设备用,总线利用率提升。结论是正确叙述。

总解析

先逐项验证 B/C/D 都是正确叙述(详见上面错因),再聚焦 A 为什么错

A 为什么错——并行未必比串行快(这是反直觉的现代结论)

直觉上"一次传 8 位(并行 8 根线) > 一次传 1 位(串行 1 根线)",但这只是"位宽"维度。总速度 = 位宽 × 时钟频率,并行总线在时钟频率这个维度反而吃亏:

限制因素并行总线(多根数据线)串行总线(单/差分对)
时钟偏移(skew)多根线长度/电气特性微差导致到达时间不一致,必须降频以容忍单线无对齐问题,可拉很高频率
串扰邻近线之间电磁干扰,距离一长更严重差分对天然抗干扰
信号完整性高频时多线一起翻转,电源噪声大单对差分线易控制
实际频率上限~MHz~低 GHz可上 数 GHz~数十 GHz

所以现代高速总线(PCIe、SATA、USB 3.x、HDMI、DDR 内部走线之外的"内存条对外接口" 等)几乎全都是串行——靠极高频率和差分信号反超传统并行总线。例如:

  • 老的并行 PCI(32 位 @ 33 MHz):~133 MB/s
  • 一条 PCIe 4.0 lane(串行 @ 16 GT/s):~2 GB/s

所以 A "并行比串行快" 在现代是错误叙述。题面没有限定"低速场景",408 真题这道考的就是颠覆传统认知的现代总线常识。

最终答案是 A(错误的叙述)。

速记

技术作用真实情况
信号线复用减少物理线数
突发传输提高数据率
分离事务提高总线利用率
并行总线"理论"位宽大✗ 高速场景不如串行

易错点速查

  1. "并行 vs 串行" 别用"位宽"单一维度比较,要看"位宽 × 频率 × 信号完整性"综合
  2. 高速场景:串行(PCIe / SATA / USB3 / HDMI)已全面胜出
  3. 并行总线只在低速、距离短、引脚不紧张的场景仍有优势(如某些嵌入式片内总线)

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