計算機組成原理復習要點

1、課程總復習第一章計算機系統(tǒng)概論1 計算機的分類 電子計算機從總體上來說分為兩大類:電子模擬計算機和電子數(shù)字計算機。電子模擬計算機的特點是數(shù)值由連續(xù)量來表示,運算過程也是連續(xù)的。 電子數(shù)字計算機的主要特點是按位運算,并且不連續(xù)地跳動計算。數(shù)字計算機與模擬計算機的主要區(qū)別見表1.1: 表1.1 數(shù)字計算機與模擬計算計的主要區(qū)別比較內(nèi)容數(shù)字計算機模擬計算機數(shù)據(jù)表示方式數(shù)字0和1電壓計算方式數(shù)字計算電壓組合和測量值控制方式程序控制盤上連線精度高低數(shù)據(jù)存儲量大小邏輯判斷能力強無2 計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與性能之間的關系分為巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機、單片機六類，其結(jié)構(gòu)復雜性、性能、價格、依次遞減。3

2、 計算機的硬件組成一般結(jié)構(gòu) 由：運算器存儲器控制器適配器與輸入/輸出設備等構(gòu)成。應掌握各部分的主要功能。指令與程序的基本概念：1)指令的形式指令的內(nèi)容由兩部分組成,即操作的性質(zhì)和操作的地址。前者稱為操作碼,后者稱為地址碼。 操作碼地址碼2)存儲程序的思想（馮.諾依曼結(jié)構(gòu)計算機原理）：周而復始地進行取指/執(zhí)行的操作，完成既定的任務。非馮.諾依曼結(jié)構(gòu)計算機則是指：脫離“存儲程序”控制的模式，完成計算機功能。3)指令流和數(shù)據(jù)流概念指令和數(shù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)放在內(nèi)存中,從形式上看,它們都是二進制數(shù)碼。一般來講，在取指周期中從內(nèi)存讀出的信息是指令流,它流向控制器；而執(zhí)行周期中從內(nèi)存讀出的信息流是數(shù)據(jù)流,它由內(nèi)存流向

3、運算器。 適配器與輸入設備、計算機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展發(fā)展趨勢（自閱）4 計算機的軟件軟件的組成和分類計算機軟件一般分為兩大類：一類叫系統(tǒng)程序,一類叫應用程序。 系統(tǒng)程序用來簡化程序設計,簡化使用方法,提高計算機的使用效率,發(fā)揮和擴大計算機的功能及用途。應用程序是用戶利用計算機來解決某些問題所編制的程序,如工程設計程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動控制程序、企業(yè)管理程序、情報檢索程序、科學計算程序等等。軟件的發(fā)展演變目的程序-匯編程序-源程序-操作系統(tǒng)-數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 5 計算機系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計算機系統(tǒng)多級結(jié)構(gòu)包括：微程序設計級-一般機器級-操作系統(tǒng)級-匯編語言級-高級語言級第二章運算方法與運算器1 數(shù)據(jù)與文

4、字的表示方法數(shù)據(jù)格式 計算機中常用的數(shù)據(jù)表示格式有兩種，一是定點格式，二是浮點格式。一般來說，定點格式容許的數(shù)值范圍有限，但要求的處理硬件比較簡單。而浮點格式容許的數(shù)值范圍很大，但要求的處理硬件比較復雜。應當掌握：1）定點數(shù)的表示方法，包括：純小數(shù)、純整數(shù)目前計算機中多采用定點純整數(shù)表示，因此將定點數(shù)表示的運算簡稱為整數(shù)運算。2） 浮點表示法： 一個機器浮點數(shù)由階碼和尾數(shù)及其符號位組成（尾數(shù)：用定點小數(shù)表示，給出有效數(shù)字的位數(shù)決定了浮點數(shù)的表示精度；階碼：用整數(shù)形式表示，指明小數(shù)點在數(shù)據(jù)中的位置，決定了浮點數(shù)的表示范圍。）。 數(shù)的機器碼表示 計算機中把數(shù)據(jù)的符號位和數(shù)字位一起編碼，來表示相應的

5、數(shù)據(jù)。各種表示法有：原碼、補碼、反碼、移碼等。為了區(qū)別一般書寫表示的數(shù)和機器中這些編碼表示的數(shù)，通常將前者稱為真值，后者稱為機器數(shù)或機器碼。 要求重點掌握：原碼、補碼、反碼、移碼表示方法的求取和相互轉(zhuǎn)換。 上面的數(shù)據(jù)四種機器表示法中，移碼表示法主要用于表示浮點數(shù)的階碼。 字符、字符串及漢字的表示方法（自閱） 注意：漢字的輸入編碼、漢字內(nèi)碼、字模碼是計算機中用于輸入、內(nèi)部處理、輸出三種不同用途的編碼,不要混為一談。 校驗碼 為了防止計算機在處理信息過程中出現(xiàn)錯誤,可將信號采用專門的邏輯線路進行編碼，以檢測錯誤,甚至校正錯誤。掌握最簡單且應用廣泛的檢錯碼：采用一位校驗位的奇校驗或偶校驗。注意到：奇

6、偶校驗可提供單個錯誤檢測,但無法檢測多個錯誤,更無法識別錯誤信息的位置。 2 定點加法減法運算補碼加減法 溢出概念與檢測方法 兩個正數(shù)相加,結(jié)果大于機器所能表示的最大正數(shù),稱為上溢。而兩個負數(shù)相加,結(jié)果小于機器所能表示的最小負數(shù),稱為下溢。為了判斷“溢出”是否發(fā)生,可采用兩種檢測的方法：第一種方法是采用雙符號位法,這稱為“變形補碼”或“模4補碼”。結(jié)論為：1） 當以模4補碼運算,運算結(jié)果的二符號位相異時,表示溢出；相同時,表示未溢出。此邏輯表達式可用異或門實現(xiàn)。2） 模4補碼相加的結(jié)果,不論溢出與否,最高符號位始終指示正確的符號。第二種方法是采用單符號位法。當最高有效位產(chǎn)生進位而符號位無進位時

7、,產(chǎn)生上溢；當最高有效位無進位而符號位有進位時,產(chǎn)生下溢。此邏輯表達式也可用異或門實現(xiàn)。基本的二進制加法/減法器：由n個一位全加器組成。十進制加法器 十進制加法器可由BCD碼(二十進制碼)來設計,它可以在二進制加法器的基礎上加上適當?shù)摹靶Ｕ边壿媮韺崿F(xiàn),該校正邏輯可將二進制的“和”改變成所要求的十進制格式。 3 定點乘、除法運算1）不帶符號的陣列乘（除）法器2）帶符號的陣列乘（除）法器包括：原碼并行乘（除）法器和補碼并行乘（除）法器。掌握：補碼與真值的關系、求補器原理和一般化全加器概念。4定點運算器的組成邏輯運算 主要掌握是指邏輯非、邏輯加、邏輯乘、邏輯異四種基本運算。 多功能算術/邏輯運算單

8、元(ALU) 多功能算術/邏輯運算單元(ALU)不僅具有多種算術運算和邏輯運算的功能,而且具有先行進位邏輯, 從而能實現(xiàn)高速運算。定點運算器的基本結(jié)構(gòu) 運算器包括ALU陣列乘除器寄存器多路開關三態(tài)緩沖器數(shù)據(jù)總線等邏輯部件。計算機的運算器大體有如下三種結(jié)構(gòu)形式 單總線結(jié)構(gòu)的運算器這種結(jié)構(gòu)的主要缺點是操作速度較慢。但是由于它只控制一條總線,故控制電路比較簡單。 雙總線結(jié)構(gòu)的運算器在這種結(jié)構(gòu)中,兩個操作數(shù)同時加到ALU進行運算,只需一次操作控制,而且馬上就可以得到運算結(jié)果。三總線結(jié)構(gòu)的運算器在三總線結(jié)構(gòu)中,ALU的兩個輸入端分別由兩條總線供給,而ALU的輸出則與第三條總線相連。這樣,算術邏輯操作就可

9、以在一步的控制之內(nèi)完成。很顯然,三總線結(jié)構(gòu)的運算器的特點是操作時間快。5浮點運算方法和浮點運算器浮點加法、減法運算 設有兩個浮點數(shù)和,它們分別為2EM2EM其中E和E分別為數(shù)和的階碼,M和M為數(shù)和的尾數(shù)。完成浮點加減運算的操作過程大體分為四步：1） 0 操作數(shù)的檢查；2）比較階碼大小并完成對階；3）尾數(shù)進行加或減運算；4） 結(jié)果規(guī)格化并進行舍入或溢出處理。掌握運算規(guī)則與方法（如：對階規(guī)則、運算結(jié)果的規(guī)格化方法、舍入及溢出處理等）。浮點乘法、除法運算 浮點數(shù)的乘除運算大體分為四步：1）0 操作數(shù)檢查；2）階碼加/減操作；3）尾數(shù)乘/除操作；4）結(jié)果規(guī)格化及舍入處理。浮點運算流水線理解流水線原理與

10、特點，線性流水線定義以及k級線性流水線的加速比的計算。第三章存儲系統(tǒng)1 存儲器概述掌握存儲器分類 存儲器的分級結(jié)構(gòu) 目前通常采用多級存儲器體系結(jié)構(gòu)，即使用高速緩沖存儲器、主存儲器和外存儲器。2 隨機讀寫存儲器SRAM存儲器 基本存儲元基本存儲元主要掌握六管SRAM存儲元的電路圖及讀寫操作過程。SRAM存儲器的組成包括：存儲體；地址譯碼器；驅(qū)動器；I/O電路；片選；輸出驅(qū)動電路等。存儲器與CPU連接 主要掌握： 位擴展法：只加大字長，而存儲器的字數(shù)與存儲器芯片字數(shù)一致,對片子沒有選片要求。字擴展法:僅在字向擴充，而位數(shù)不變.需由片選信號來區(qū)分各片地址。含字、位同時擴展的典型存儲系統(tǒng)的設計。存儲器

11、的讀、寫周期注意：讀周期與讀出時間是兩個不同的概念。讀出時間：是從給出有效地址到外部數(shù)據(jù)總線上穩(wěn)定地出現(xiàn)所讀出的數(shù)據(jù)信息所經(jīng)歷的時間。讀周期時間：則是存儲片進行兩次連續(xù)讀操作時所必須間隔的時間，它總是大于或等于讀出時間。 DRAM存儲器四管動態(tài)存儲元：四管的動態(tài)存儲電路是將六管靜態(tài)存儲元電路中的負載管T3，T4去掉而成的。注意理解它和六管靜態(tài)存儲元電路的區(qū)別。DRAM的刷新動態(tài)MOS存儲器采用“讀出”方式進行刷新。從上一次對整個存儲器刷新結(jié)束到下一次對整個存儲器全部刷新一遍為止，這一段時間間隔叫刷新周期。而刷新信號周期則是指給芯片發(fā)送的刷新動作信號的周期。常用的刷新方式：集中式刷新、分散式刷新

12、、異步式刷新。掌握各方式的主要特點與計算。存儲器控制電路DRAM控制器用于DRAM的刷新控制，其包括刷新計數(shù)器、刷新/訪存裁決、刷新控制邏輯等控制電路。 高性能的主存儲器了解EDRAM芯片、EDRAM內(nèi)存條等主要特點。3 只讀存儲器和閃速存儲器要求：了解閃速存儲器的邏輯結(jié)構(gòu)和閃速存儲器的工作模式與原理，以及閃速存儲器與CPU的連接方法。主要特點：閃速存儲器是在EPROM功能基礎上增加了電路的電擦除和重新編程能力。4 高速存儲器雙端口存儲器 掌握邏輯結(jié)構(gòu)和有/無沖突時的讀寫控制。多模塊交叉存儲器 掌握存儲器的模塊化組織及其各模塊的物理安排方式；多模塊交叉存儲器的基本結(jié)構(gòu)。相聯(lián)存儲器 理解：相聯(lián)存

13、儲器的基本原理、相聯(lián)存儲器的組成和功能。5 cache存儲器掌握：1）cache的功能和基本工作原理、cache的命中率的概念與計算方法。 2）主存與cache的地址映射。地址映射即是應用某種方法把主存地址定位到cache中。地址映射方式：全相聯(lián)方式、直接方式和組相聯(lián)方式的思想與分析方法。3）了解替換策略的概念。4）cache的寫操作策略的特點。6虛擬存儲器掌握：1）虛擬存儲器的基本概念及其與主存/cache結(jié)構(gòu)的區(qū)別2）主存-外存層次的基本信息傳送單位，即：段、頁或段頁的劃分與使用方法。3）頁式、段式和段頁式虛擬存儲器各自特點與管理方法。4）了解主要替換算法的實現(xiàn)與特點。7存儲保護了解：1）

14、存儲區(qū)域保護方法，包括：頁表保護、段表保護、鍵式保護和環(huán)保護等方法。2）訪問方式保護的思想。第四章指令系統(tǒng)1指令系統(tǒng)的基本概念 指令：就是要計算機執(zhí)行某種操作的命令。計算機的指令有：微指令、機器指令和宏指令之分。微指令：微程序級的命令，它屬于硬件；宏指令：由若干條機器指令組成的軟件指令，它屬于軟件；機器指令（指令）：介于微指令與宏指令之間，每條指令可完成一個獨立的算術運算或邏輯運算。 指令系統(tǒng)：一臺計算機中所有機器指令的集合。 包括：復雜指令系統(tǒng)計算機(CISC)、精簡指令系統(tǒng)計算機（RISC）。指令系統(tǒng)的性能要求 一個完善的指令系統(tǒng)應滿足如下四方面的要求：完備性、有效性、規(guī)整性、兼容性。 低

15、級語言與硬件結(jié)構(gòu)的關系 2 指令格式包括：操作碼、地址碼、指令字長度、指令助記符。操作碼 指令字（簡稱指令）即表示一條指令的機器字。指令格式則是指令字用二進制代碼表示的結(jié)構(gòu)形式，由操作碼字段和地址碼字段組成。操作碼字段表征指令的操作特性與功能；地址碼字段通常指定參與操作的操作數(shù)或操作數(shù)的地址。從操作數(shù)的物理位置來說，又可歸結(jié)為SS型、RR型和RS型等三種類型。指令字長度 指令字長度：一個指令字中包含二進制代碼的位數(shù)。機器字長：計算機能直接處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它決定了計算機的運算精度。3 指令和數(shù)據(jù)的尋址方式包括：指令的尋址方式、操作數(shù)尋址方式指令的尋址方式 當采用地址指定方式時，形成操作數(shù)

16、或指令地址的方式，稱為尋址方式。尋址方式分為兩類，既指令尋址方式和數(shù)據(jù)尋址方式，前者比較簡單，后者比較復雜。指令的尋址方式有兩種：一種是順序?qū)ぶ贩绞?，另一種是跳躍尋址方式。操作數(shù)尋址方式：形成操作數(shù)的有效地址的方法，稱為操作數(shù)的尋址方式。其主要包括：1）隱含尋址 特點是：在指令中不明顯的給出而是隱含著操作數(shù)的地址。2）立即尋址特點是：指令的地址字段指出的不是操作數(shù)的地址，而直接是操作數(shù)本身。3）直接尋址特點是：在指令格式的地址字段中直接指出操作數(shù)在內(nèi)存的地址D。4）間接尋址特點是：指令地址字段中的形式地址D不是操作數(shù)的真正地址，而是操作數(shù)地址的指示器，D單元的內(nèi)容才是操作數(shù)的有效地址。5）寄存

17、器尋址方式和寄存器間接尋址方式寄存器間接尋址方式與寄存器尋址方式的區(qū)別在于：指令格式中的寄存器內(nèi)容不是操作數(shù)，而是操作數(shù)的地址，該地址指明的操作數(shù)在內(nèi)存中。6）相對尋址方式相對尋址是把程序計數(shù)器PC的內(nèi)容加上指令格式中的形式地址D而形成操作數(shù)的有效地址。程序計數(shù)器的內(nèi)容就是當前指令的地址。7）基址尋址方式將CPU中基址寄存器的內(nèi)容加上指令格式中的形式地址而形成操作數(shù)的有效地址。它的優(yōu)點是可以擴大尋址能力。8.變址尋址方式變址尋址方式與基址尋址方式計算有效地址的方法很相似，它把CPU中某個變址寄存器的內(nèi)容與偏移量D相加來形成操作數(shù)有效地址。 但使用變址尋址方式的目的不在于擴大尋址空間，而在于實現(xiàn)

18、程序塊的規(guī)律變化。9.塊尋址方式塊尋址方式經(jīng)常用在輸入輸出指令中，以實現(xiàn)外存儲器或外圍設備同內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)塊傳送。10.段尋址方式這種尋址方式的實質(zhì)還是基址尋址，方法上采用段寄存器數(shù)據(jù)自動左移若干位，然后與偏移量相加，進而形成所需的內(nèi)存地址。掌握各種尋址方式的有效地址E形成方法及尋址空間的確定。4 堆棧尋址方式包括：串聯(lián)堆棧、存儲器堆棧串聯(lián)堆棧 一些計算機的CPU中有一組專門的寄存器，有16個或更多，它們稱為串聯(lián)堆棧，其中每一個寄存器能保存一個字的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的入?；虺鰲Ｗ裱昂筮M先出”的原則。存儲器堆棧 由程序員設指出一部分主存儲器來作為堆棧，稱為存儲器堆棧。這種堆棧有三個優(yōu)點：堆棧能夠具有程

19、序員要求的任意長度；只要程序員喜歡，愿意建立多少堆棧，就能建立多少堆棧；可以用對存儲器尋址的任何一條指令來對堆棧中的數(shù)據(jù)進行尋址。注意到：存儲器堆棧中，進棧時先存入數(shù)據(jù)，后修改堆棧指示器；出棧時，先修改堆棧指示器，然后取出數(shù)據(jù)。即：棧頂浮動，棧底固定。 5 典型指令包括：指令的分類、基本指令系統(tǒng)、精簡指令系統(tǒng)（RISC）指令的分類主要包括：數(shù)據(jù)傳送指令、算術運算指令、邏輯運算指令、程序控制指令、輸入輸出指令、字符串處理指令以及特權(quán)指令和其他指令。 基本指令系統(tǒng) 這些指令的功能具有普遍意義，幾乎所有計算機的指令集中都能找到這些指令。精簡指令系統(tǒng)RISCRISC指令系統(tǒng)的最大特點是：選區(qū)使用頻率最

20、高的一些簡單指令，指令條數(shù)少；指令長度固定，指令格式種類少；只有取數(shù)存數(shù)指令訪問存儲器，其余指令的操作都在寄存器之間進行。第五章中央處理器1 CPU的組成和功能CPU器的功能CPU需具有四方面的基本功能：指令控制 、操作控制 、時間控制、數(shù)據(jù)加工。CPU的基本組成 CPU的基本部分由運算器、cache和控制器三大部分組成。掌握各部分的主要功能。 CPU中的主要寄存器CPU中至少要有六類寄存器，即：1.數(shù)據(jù)緩沖寄存器（DR）；2.指令寄存器（IR）；3.程序計數(shù)器（PC）；4.地址寄存器（AR）；5.累加寄存器（AC）；6. 狀態(tài)條件寄存器（PSW）掌握各寄存器的主要功能。操作控制器與時序產(chǎn)生器

21、（了解）數(shù)據(jù)通路是許多寄存器之間傳送信息的通路。操作控制器可分為時序邏輯型、存儲邏輯型、時序邏輯與存儲邏輯結(jié)合型三種。2 指令周期指令周期的基本概念 （具體參看課程CAI演示）掌握：指令周期、CPU周期、時鐘周期等概念及其相互關系。用方框圖語言表示指令周期掌握方法的特點：用方框圖語言表示的指令周期方框代表一個CPU周期，方框中的內(nèi)容表示數(shù)據(jù)通路的操作或某種控制操作。菱形 通常用來表示某種判別或測試，不過時間上它依附于緊接它的前面一個方框的CPU周期，而不單獨占用一個CPU周期。3 時序產(chǎn)生器和控制方式掌握時序信號的作用和體制，計算機的協(xié)調(diào)動作需要時間標志，而時間標志則是用時序信號來體現(xiàn)的。硬布

22、線控制器中，時序信號往往采用主狀態(tài)周期-節(jié)拍電位-節(jié)拍脈沖三級體制。在微程序控制器中，時序信號比較簡單，一般采用節(jié)拍電位-節(jié)拍脈沖二級體制。時序信號產(chǎn)生器（了解）微程序控制器中使用的時序信號產(chǎn)生器由時鐘源、環(huán)形脈沖發(fā)生器、節(jié)拍脈沖和讀寫時序譯碼邏輯、啟?？刂七壿嫷炔糠纸M成，掌握各部分的工作原理?？刂品绞娇刂品绞郊纯刂撇煌僮餍蛄袝r序信號的方法。常用的有同步控制、異步控制、聯(lián)合控制三種方式，其實質(zhì)反映了時序信號的定時方式。 4 微程序控制器掌握： 1）微操作的概念與區(qū)別。2）微指令和微程序的概念。微程序控制器原理框圖微程序控制器原理及其框圖。 它主要由控制存儲器、微指令寄存器和地址轉(zhuǎn)移邏輯三大部

23、分組成，理解各部分的主要功能。CPU周期與微指令周期的關系在串行方式的微程序控制器中:微指令周期 = 讀出微指令的時間執(zhí)行該條微指令的時間1.一條機器指令所完成的操作劃分成若干條微指令（即：一段微程序）來完成，由微指令進行解釋和執(zhí)行。 2.從指令與微指令，程序與微程序，地址與微地址的一一對應關系來看，前者與內(nèi)存儲器有關，后者與控制存儲器有關。3.每一個CPU周期就對應一條微指令。5 微程序設計技術微命令編碼微命令編碼對微指令中的操作控制字段采用的表示方法。通常有以下三種方法： 1.直接表示法、2.編碼表示法、3.混合表示法。微地址的形成方法通常，產(chǎn)生后繼微地址有兩種方法： 1.計數(shù)器方式、 2

24、.多路轉(zhuǎn)移方式。掌握這兩種方法的設計特點，尤其是多路轉(zhuǎn)移方式的設計方法。微指令格式 微指令的格式大體分成兩類：水平型微指令和垂直型微指令。掌握這兩種格式微指令的設計方法，以及水平型微指令與垂直型微指令的特點比較。7 傳統(tǒng)的CPU 了解：M6800 CPU、Intel 8088 CPU 、IBM 370 系列 CPU和Intel 80486 CPU等傳統(tǒng)CPU的基本結(jié)構(gòu)特點。8 流水CPU 并行處理技術 并行性的兩種含義：同時性 指兩個以上事件在同一時刻發(fā)生；并發(fā)性 指兩個以上事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。計算機的并行處理技術概括起來主要有以下三種形式：1.時間并行；2.空間并行；3.時間并行空間并

25、行。流水CPU的結(jié)構(gòu) 理解：1）流水計算機的系統(tǒng)組成機理，即：CPU按流水線方式組織，通常由三部分組成：指令部件、指令隊列、執(zhí)行部件。2）存儲器一般都采用多體交叉存儲器。3）執(zhí)行段的速度匹配問題：通常采用并行的運算部件以及部件流水線的工作方式來解決。 理解流水CPU的時空圖的分析方法。（參閱課程CAI演示）流水線分類主要分為：指令流水線、算術流水線和處理機流水線。流水線中的主要問題 相關沖突問題：包括：資源相關、數(shù)據(jù)相關和控制相關。理解產(chǎn)生的原因，及其解決的方法。9 RISC CPU 了解：1）RISC的三個要素和基于三要素的RISC機器的特征；2）了解RISC與CISC之間的主要區(qū)別。第六章

26、：總線系統(tǒng)1總線的概念和結(jié)構(gòu)形態(tài)總線的基本概念 一個單處理器系統(tǒng)中的總線，大致分為三類：(1)內(nèi)部總線：CPU內(nèi)部連接各寄存器及運算部件之間的總線。(2)系統(tǒng)總線：CPU同計算機系統(tǒng)的其他高速功能部件，如存儲器、通道等互相連接的總線。(3)I/O總線：中、低速I/O設備之間互相連接的總線?？偩€的連接方式：單總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)和三總線結(jié)構(gòu)等。 了解總線結(jié)構(gòu)對計算機系統(tǒng)性能的影響最大存儲容量、指令系統(tǒng)、吞吐量、總線的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 一般包括：地址線、數(shù)據(jù)線和控制線?，F(xiàn)代總線一般分成如下四部分： 1 數(shù)據(jù)傳送總線： 由地址線、數(shù)據(jù)線、控制線組成。 2 仲裁總線： 包括總線請求線和總線授權(quán)線。3 中斷和同

27、步總線：用于處理帶優(yōu)先級的中斷操作，包括中斷請求線和中斷認可線。4 公用線： 包括時鐘信號線、電源線、地線、系統(tǒng)復位線以及加電或斷電的時序信號線等。目前，大多數(shù)計算機采用了分層次的多總線結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，速度差異較大的設備模塊使用不同速度的總線，而速度相近的設備模塊使用同一類總線。（如pentium計算機主板的總線結(jié)構(gòu)）2 總線接口信息的傳送方式計算機系統(tǒng)中，傳輸信息采用三種方式：串行傳送、并行傳送和分時傳送。但是出于速度和效率上的考慮，系統(tǒng)總線上傳送的信息必須采用方式。注意串行傳送、并行傳送與分時傳送的各自特點。接口的基本概念 典型的接口通常具有如下功能：1.控制接口靠程序的指令信息來控制

28、外圍設備的動作，如啟動、關閉設備等。2.緩沖接口在外圍設備和計算機系統(tǒng)其他部件之間用作為一個緩沖器，以補償各種設備在速度上的差異。3.狀態(tài)接口監(jiān)視外圍設備的工作狀態(tài)并保存狀態(tài)信息。狀態(tài)信息包括數(shù)據(jù)“準備就緒”、“忙”、“錯誤”等等，供CPU詢問外圍設備時進行分析之用。4.轉(zhuǎn)換接口可以完成任何要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，例如并串轉(zhuǎn)換或串并轉(zhuǎn)換，因此數(shù)據(jù)能在外圍設備和CPU之間正確地進行傳送。5.整理接口可以完成一些特別的功能，例如在需要時可以修改字計數(shù)器或當前內(nèi)存地址寄存器。6.程序中斷每當外圍設備向CPU請求某種動作時，接口即發(fā)生一個中斷請求信號到CPU。3 總線的仲裁、定時和數(shù)據(jù)傳送模式總線的仲裁 為了

29、解決多個主設備同時競爭總線控制權(quán)，必須具有總線仲裁部件。仲裁方式分為集中式仲裁和分布式仲裁兩類。 集中式仲裁包括：鏈式查詢方式、計數(shù)器定時查詢方式和獨立請求方式。分布式仲裁：分布式仲裁不需要中央仲裁器，每個潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號和仲裁器。每次總是獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。顯然，分布式仲裁是以優(yōu)先級仲裁策略為基礎?？偩€的定時 定時：指事件出現(xiàn)在總線上的時序關系。包括兩種方式：1）同步定時 2）異步定時總線數(shù)據(jù)傳送模式 當代的總線標準大都能支持以下四類模式的數(shù)據(jù)傳送：讀、寫操作、塊傳送操作、寫后讀、讀修改寫操作、廣播、廣集操作第七章外圍設備1 外圍設備概述包括：外圍設備的一般功能

30、和外圍設備的分類 外圍設備類別：可分為輸入設備、輸出設備、外存設備、數(shù)據(jù)通信設備和過程控制設備幾大類。2 顯示設備包括：顯示設備的分類與一般概念；字符/圖形顯示器；圖象顯示設備；IBM PC系列機的顯示系統(tǒng)顯示設備的分類與有關概念 分辨率和灰度級、刷新和刷新存儲器、了解字符/圖形顯示器原理3 輸入設備和打印設備輸入設備 常用的計算機輸入設備分為圖形輸入、圖像輸入、聲音輸入等幾類： 打印設備 打印輸出是計算機最基本的輸出形式。與顯示器輸出相比，打印輸出可產(chǎn)生永久性記錄，因此打印設備又稱為硬拷貝設備。 4 硬磁盤存儲設備了解磁記錄原理與記錄方式計算機的外存儲器又稱磁表面存儲設備。所謂磁表面存儲，是

31、用某些磁性材料薄薄地涂在金屬鋁或塑料表面作載磁體來存儲信息。磁盤存儲器、磁帶存儲器均屬于磁表面存儲器。 記錄方式 形成不同寫入電流波形的方式，稱為記錄方式。包括：不歸零制(NRZ0)、見“1”就翻不歸零制(NRZ1)、調(diào)頻制(FM)、改進調(diào)頻制(MFM)等。硬磁盤機的基本組成和分類 硬磁盤機是指記錄介質(zhì)為硬質(zhì)圓形盤片的磁表面存儲器。它主要由磁記錄介質(zhì)、磁盤控制器、磁盤驅(qū)動器三大部分組成。硬磁盤驅(qū)動器和控制器 磁盤控制器是主機與磁盤驅(qū)動器之間的接口。作為主機與驅(qū)動器之間的控制器，它需要有兩個方面的接口：一個是與主機的接口，控制外存與主機總線之間交換數(shù)據(jù)；另一個是與設備的接口，根據(jù)主機命令控制設備

32、的操作。前者稱為系統(tǒng)級接口，后者稱為設備級接口。 磁盤上信息的分布 一般格式：記錄面、磁道（柱面）、扇區(qū)。磁盤存儲器的技術指標 磁盤存儲器的主要指標包括存儲密度、存儲容量、存取時間及數(shù)據(jù)傳輸率。5 軟磁盤存儲設備（了解）6 磁帶存儲設備（了解）7 光盤存儲設備（了解）第八章輸入輸出系統(tǒng)1 外圍設備的定時方式與信息交換方式外圍設備的定時方式掌握：1）輸入/輸出設備同CPU交換數(shù)據(jù)的過程：* 速度極慢或簡單的外圍設備通常采用任意定時方式；* 慢速或中速的外圍設備- 通常采用異步定時方式。* 高速的外圍設備- 通常采用同步定時方式。2）信息交換方式 程序查詢方式程序中斷方式 直接內(nèi)存訪問(DMA)方

33、式通道方式 外圍處理機方式 2 程序中斷方式中斷的基本概念 掌握中斷的基本概念和工作特點。包括：保存現(xiàn)場、中斷屏蔽、中斷周期、中斷嵌套、單級中斷系統(tǒng)和多級中斷系統(tǒng)工作原理等概念。中斷處理過程的詳細流程圖請參見本課程CAI演示。 單級中斷掌握： 1）單級中斷的概念2）單級中斷源的識別方法-串行排隊鏈法。（其邏輯電路見本課程CAI演示）3）中斷向量的概念及其產(chǎn)生方法多級中斷 掌握：1）多級中斷的概念 以程序嵌套方式進行工作的多級中斷系統(tǒng)，請見本課程CAI演示(a)；多級中斷可分為一維多級中斷和二維多級中斷，請見CAI演示(b)。注意到：一維多級中斷是指每一級中斷里只有一個中斷源，而二維多級中斷是指每一級中斷里又有多個中斷源。對多級中斷，重點注意如下幾點：(1) 一個系統(tǒng)若有n級中斷，在CPU中就有n個中斷請求觸發(fā)器，總稱為中斷請求寄存器 ；與之對應的有n個中斷屏蔽觸發(fā)器，總稱為中斷屏蔽寄存器。與單級中斷不同，在多級中斷中，中斷屏蔽寄存器的內(nèi)容是一個很重要的程序現(xiàn)場，因此在響應中斷時，需要把中斷屏蔽寄存器的內(nèi)容保存起來，并設置新的中斷屏蔽狀態(tài)。一般在某一級中斷被響應后，要置“1 ”(關閉)本級和優(yōu)先權(quán)低于本級的中斷屏蔽觸發(fā)器，置“0”(開放