计算机组成原理复习课

3.2 总线的分类
1.片内总线
芯片内部 的总线
2.系统总线
数据总线 地址总线
计算机各部件之间 的信息传输线
双向 与机器字长、存储字长有关
单向 与存储地址、 I/O地址有关
有出 有入
控制总线
3.通信总线
用于 计算机系统之间 或 计算机系统
3.2
与其他系统（如控制仪表、移动通信等）
之间的通信
串行通信总线
3.3
数据线 的根数 每秒传输的最大字节数（MBps）
同步、不同步 地址线 与 数据线 复用
5. 信号线数
6. 总线控制方式 7. 其他指标
地址线、数据线和控制线的 总和
并发、自动、仲裁、逻辑、计数
负载能力
四、总线标准
3.3
ISA
模块
系统
标 准 界 面
模块
系统
总 线 标 准
EISA
VESA(LV-BUS) PCI AGP RS-232
2. 三总线结构
3.4
CPU
I/O总线
主存总线
主存 I/O接口 I/O接口 … I/O接口
DMA总线
高速外设 设备1
…
设备n
3. 三总线结构的又一形式
局部总线
CPU 主存 局部I/O控制器 系统总线 Cache
3.4
局域网
SCSI
扩展总线接口
Modem
串行接口
扩展总线
4. 四总线结构
3.4
主存
CPU
SCSI
局部总线
图形
Cache/桥
系统总线
多媒体 局域网
高速总线 FAX
扩展总线接口
Modem
串行接口
扩展总线
3.5 总线控制
一、总线判优控制
1. 基本概念
• 主设备(模块) 对总线有 控制权 响应 从主设备发来的总线命令
链式查询
• 从设备(模块)
集中式
计数器定时查询
独立请求方式
• 总线判优控制
CPU 寄存器 缓存 主存 磁盘 光盘 磁带
快
小
高
CPU
主 机
辅 存 慢 大 低
2. 缓存 主存层次和主存
10 ns 20 ns 200 ns
辅存层次
ms
4.1
CPU
缓存
主存
辅存
（速度） 缓存 主存
主存储器 实地址 物理地址
寄存器 和解码器
寄存器
控制 存储器
第１章 计算机系统概论
1.1 计算机系统简介 1.2 计算机的基本组成
1.3 计算机硬件的主要技术指标
第２章 计算机的发展及应用
2.1 计算机的发展史 2.2 计算机的应用 2.3 计算机的展望
第３章 系统总线
3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标
分布式
二、总线通信控制
1. 目的 解决通信双方 协调配合 问题 2. 总线传输周期
申请分配阶段
寻址阶段 传数阶段 结束阶段
3.5
主模块申请，总线仲裁决定
主模块向从模块 给出地址 和 命令
主模块和从模块 交换数据
主模块 撤消有关信息
3. 总线通信的四种方式
同步通信
由 统一时标 控制数据传送
3.5
异步通信
传输方式
并行通信总线
一、总线物理实现 二、总线特性
1. 机械特性
3.3 总线特性及性能指标 3.3
2. 电气特性
传输方向 和有效的 电平 范围
3. 功能特性
每根传输线的 功能
地址 数据 控制
4. 时间特性
信号的 时序 关系
三、总线的性能指标
1. 总线宽度 2. 标准传输率 3. 时钟同步/异步 4. 总线复用
磁头、载磁体
硬磁材料、环状元件 激光、磁光材料
非 易 失
2. 按存取方式分类
(1) 存取时间与物理地址无关（随机访问）
• 随机存储器 • 只读存储器
4.1
在程序的执行过程中 可 读 可 写 在程序的执行过程中 只 读
(2) 存取时间与物理地址有关（串行访问）
• 顺序存取存储器 磁带
• 直接存取存储器
…
I/O接口
I/O 设备1
I/O 设备2
…
I/O 设备n
2. 单总线结构框图
单总线（系统总线）
3.1
I/O接口
I/O接口 …
I/O接口
CPU
主存
I/O 设备1 I/O 设备2 … I/O 设备n
3. 以存储器为中心的双总线结构框图
系统总线
3.1
I/O接口
…
I/O接口
CPU
存储总线
主存
I/O 设备1 … I/O 设备n
3.4 总线结构
3.5 总线控制
3.1 总线的基本概念
一、为什么要用总线
二、什么是总线
总线是连接各个部件的信息传输线，
是 各个部件共享的传输介质
三、总线上信息的传送
串行
并行
四、总线结构的计算机举例
1. 面向 CPU 的双总线结构框图
中央处理器 CPU
3.1
I/O总线
M 总 线
主存
I/O接口
I/O接口
教材结构
计算机
第１篇 概论
教材结构
计算机
存储器
I/O
第２篇 计算机系统的硬件结构
系统总线
CPU
教材结构
计算机
存储器
I/O
第３篇 CPU
系统总线
CPU
中央处理器
ALU
CU
CPU 内部互连
寄存器
教材结构
计算机
存储器
I/O
第４篇 CU
系统总线
CPU
中央处理器 控制单元
ALU
CU
CPU 内部互连
排队 逻辑
USB
3.4 总线结构
一、单总线结构
单总线（系统总线）
I/O接口
I/O接口 …
I/O接口
CPU
主存
I/O 设备1 I/O 设备2 … I/O 设备n
二、多总线 主存
通道
3.4
I/O总线
具有特殊功能的处理器， 由通道对I/O统一管理
I/O接口
…
…
I/O接口
设备0
设备n
采用 应答方式 ，没有公共时钟标准
半同步通信 同步、异步结合 分离式通信 充分 挖掘 系统 总线每个瞬间 的 潜力
第４章 存 储 器
4.1 概述 4.2 主存储器
4.3 高速缓冲存储器
4.4 辅助存储器
4.1 概 述
一、存储器分类
1. 按存储介质分类
(1) 半导体存储器 TTL 、MOS
易失
(2) 磁表面存储器 (3) 磁芯存储器 (4) 光盘存储器
计算机组成原理 复习课
课程要求：
1. 理解单处理器计算机系统中各部件的内 部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具 有完整的计算机系统的整机概念。 2. 理解计算机系统层次化结构概念，熟悉 硬件与软件之间的界面，掌握指令集体系结构 的基本知识和基本实现方法。 3. 能够运用计算机组成的基本原理和基本 方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际 问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进 行简单设计。
磁盘
3. 按在计算机中的作用分类
RAM
静态 RAM 动态 RAM MROM
4.1
主存储器
ROM
PROM EPROM EEPROM
存 储 器
Flash Memory
高速缓冲存储器（Cache）
辅助存储器
磁盘、磁带、光盘
二、存储器的层次结构
1. 存储器三个主要特性的关系
4.1
／ 速度 容量 价格 位