第3-章-计算机硬件基础(第45讲)课件

1、第 3 章计算机硬件基础(第4、5讲)讲授：黄瑞兴10/14/20221第 3 章计算机硬件基础(第4、5讲)讲授：黄瑞兴10/第 3 章 计算机硬件基础3.1 计算机的基本组成3.2 指令系统3.3 中央处理器3.4 存储器3.5 输入输出系统3.6 计算机的主要指标10/14/20222第 3 章 计算机硬件基础3.1 计算机的基本组成10/113.1 计算机的基本组成冯诺依曼型计算机的设计思想:硬件结构由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部分组成。输入设备输出设备外部设备接口控制器控制信号指令或数据外存储器主存储器运算器原始数据计算结果10/14/202233.1 计算机

2、的基本组成冯诺依曼型计算机的设计思想:输入设3.1 计算机的基本组成冯诺依曼型计算机的设计思想(续):程序和数据采用二进制表示、存储程序与程序控制(计算机的工作原理)存储程序即把事先编好的程序和所需要的数据通过输入设备送到内存或外存中保存;程序控制是指控制器从内存中逐一读取程序中指令，并按照每条指令的要求执行所规定的操作。10/14/202243.1 计算机的基本组成冯诺依曼型计算机的设计思想(续):3.1 计算机的基本组成微型计算机的组成框图外部设备微处理器CPU外设接口存储器数据总线地址总线控制总线10/14/202253.1 计算机的基本组成微型计算机的组成框图外部设备微处理器3.2 指

3、令系统计算机程序是由一系列的指令组成的，指令是引起计算机执行某种操作的最小的功能单位。换句话说，指令就是告诉计算机从事某一特殊运算的命令代码。指令系统是指一台计算机中全部指令的集合，它反映了计算机所拥有的基本功能，决定了一个CPU能够运行什么样的程序。10/14/202263.2 指令系统计算机程序是由一系列的指令组成的，指令是引起3.2 指令系统指令系统的作用指令格式与功能计算机硬件结构计算机系统软件计算机应用范围10/14/202273.2 指令系统指令系统的作用指令计算机硬件结构计算机系统软3.2.1 指令格式计算机指令由两部分组成，即操作码和地址码(个别指令除外)操作码告诉计算机应该进

4、行什么操作地址码(操作数)告诉计算机参与操作的数据来自何处、操作结果又将送到什么地方。例：机器语言指令：1000101111000011 汇编语言指令： MOV AX , BX每条低级语言指令只完成一个基本操作。操作码地址码10/14/202283.2.1 指令格式计算机指令由两部分组成，即操作码和地址码3.2.1 指令格式根据指令地址码(操作数)部分中显式指明的地址个数，则可形成如下地址指令。零地址指令：指令中不涉及地址或使用约定的地址。如停机指令、空操作指令、关中断及堆栈操作（默认为栈顶）指令。一地址(单地址)指令：指令中只涉及一个地址或还使用另一约定的地址。例如：寄存器内容加1、减1指令

5、，指令中只表示一个源地址即可。10/14/202293.2.1 指令格式根据指令地址码(操作数)部分中显式指明的3.2.1 指令格式指令地址码的地址个数(续) 二地址指令：指令中指出目的地址和源地址，其中目的地址还用于保存运算结果。三地址指令：指令中不仅要指出目的地址和源地址，还要指出保存运算结果的去处。10/14/2022103.2.1 指令格式指令地址码的地址个数(续) 10/11/3.2.2 寻址方式寻址方式是指令中说明寻找操作数的方式，指出在哪里可以找到操作数。操作数不一定放在指令中，它可以放在其他地方。主机中通常可以存储数据的“容器”有寄存器和内存。寄存器存取速度快，但容量有限；内存

6、容量大，但存取速度不如寄存器快；操作数可以放在寄存器或内存。可以直接给出寄存器和内存的地址，也可以用间接的方式，这就是寻址方式。10/14/2022113.2.2 寻址方式寻址方式是指令中说明寻找操作数的方式，指3.2.2 寻址方式常见寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址等。2000H寄存器2000H1234H存储内容内存地址1.立即寻址4.寄存器间接寻址3.直接寻址2.寄存器寻址10/14/2022123.2.2 寻址方式常见寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、直接3.2.3 指令分类按指令功能分数据传送指令：完成数据的传送算术运算指令：进行算术运算逻辑运算指令：进行逻辑运算

7、位移指令：对寄存器或内存单元中的数据进行左移或右移输入输出指令：在CPU和外设之间进行数据的输入、输出控制转移指令：控制程序的转移。10/14/2022133.2.3 指令分类按指令功能分10/11/2022133.2.4 指令举例序号汇编语言指令机器语言指令指令功能存储地址机器指令1MOV AL,X2000A00100将X单元(001号)中的内容传送到AL寄存器中2ADD AL,Y200302060200将Y单元(002号)中的内容加到AL寄存器中3MOV SUM,AL2007A20300把AL寄存器中的和传送到SUM单元(003号)中4HLT200AF4停机10/14/2022143.2.

8、4 指令举例序号汇编语言指令机器语言指令指令功能存储3.2.5 精简指令系统计算机复杂指令集计算机CISC早期的指令系统只有定点加减、逻辑运算、数据传送、转移等十几至几十条指令60年代后期，增加了乘除运算、浮点运算、十进制运算、字符串处理等指令，指令数目多达一二百条，寻址方式也趋多样化；70年代末期，大多数计算机的指令系统多达几百条。10/14/2022153.2.5 精简指令系统计算机复杂指令集计算机CISC10/3.2.5 精简指令系统计算机复杂指令集计算机CISC采用进一步增强原有指令功能并设置更为复杂的指令使计算机系统具有更强的功能和更好的性能价格比的方法，就是称为复杂指令集计算机(C

9、omplex Instruction Set Computer, CISC)指令设计风格。CISC的思路是由IBM 公司提出的，以1964年研制的IBM 360 为代表。依该思路的机器指令系统将变得越来越庞杂。PC机多是用这种设计风格的指令系统，如MMX多媒体扩展指令等就是增加进去的指令，是复杂指令。10/14/2022163.2.5 精简指令系统计算机复杂指令集计算机CISC10/3.2.5 精简指令系统计算机精简指令集计算机上世纪70 年代的研究发现80%的指令只在20%的运行时间里用到，因此，设计周期延长，成本增加，容易出错，系统的可靠性降低。在70年代中期，Patterson 等人提出

10、通过减少指令总数和简化指令的功能，降低硬件设计的复杂度而提高指令的执行速度的设计思路。其基本思想是：指令系统只需由使用频率高的指令组成，简单的指令能执行得更快。采用这种设计思路的计算机被称为精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）10/14/2022173.2.5 精简指令系统计算机精简指令集计算机10/11/23.2.5 精简指令系统计算机RISC的优点简化了指令系统，适合超大规模集成电路的实现；提高了机器执行的速度和效率；降低了设计成本，提高了系统的可靠性；提供了直接支持高级语言的能力，简化了编译程序的设计;RISC 技术现已成为计算机

11、结构设计中的一种重要思想。实际上，现在大多数CPU的内核都是基于RISC技术的。 10/14/2022183.2.5 精简指令系统计算机RISC的优点10/11/203.3 中央处理器中央处理器(CPU)由运算器和控制器两部分组成。运算器进行算术和逻辑运算。控制器是整个系统的指挥中心，在控制器的作用下，使运算器、存储器和输入输出设备等部件构成一个有机整体，根据指令的要求控制全机工作。10/14/2022193.3 中央处理器中央处理器(CPU)由运算器和控制器两部分3.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路逻辑是指事物的因果关系，或者说条件和结果的关系，这些因果关系可以用逻辑运算来表示，也就是用

12、逻辑代数来描述。逻辑代数是按一定的逻辑关系进行运算的代数，是分析和设计数字电路的数学工具。在逻辑代数，只有0和1两种逻辑值，有与、或、非三种基本逻辑运算，还有与或、与非、与或非、异或几种导出逻辑运算。10/14/2022203.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路10/11/20223.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路逻辑与。又称“逻辑乘”运算，常用符号(或省略不写)、或AND表示。对两个数进行与操作，就是按位求它们的“与”。运算规则是：00=0，01=0，10=0，11=1例如，1011000111101100=1010000010/14/2022213.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑

13、电路10/11/2022逻辑与运算(3) 功能表(4) 真值表(1) 与逻辑电路图(2) 与门的逻辑符号 开关A 开关B 灯Z 断开断开 灭 断开闭合 灭 闭合断开 灭 闭合闭合 亮ABZ000010100 11110/14/202222逻辑与运算(3) 功能表(4) 真值表(1) 与逻辑电路图(3.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路逻辑或。又称“逻辑加”运算，常用符号+、或OR表示。对两个数进行或操作，就是按位求它们的“或”。运算规则是：00=0，01=1，10=1，11=1例如，：1011000111101100=1111110110/14/2022233.3.1 运算器基本逻辑运算和逻

14、辑电路10/11/2022逻辑或运算逻辑或开关A开关B灯Z断开断开灭断开闭合亮闭合断开亮闭合闭合亮ABZ000011101 11110/14/202224逻辑或运算逻辑或开关A开关B灯Z断开断开灭断开闭合亮闭合断开3.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路逻辑非。又称为“求反”运算，常用数据上面加一横线表示。对两个数进行非操作，就是按位求它们的“非”。运算规则是：0=1， 1=0例如，A=11110000，则A=0000111110/14/2022253.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路10/11/2022逻辑非运算 (1) 电路图 (2) 逻辑符号功能表 真值表开关A 灯Z断开亮闭合灭 A

15、Z0 11 0 10/14/202226逻辑非运算 (1) 电路图 (2) 3.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路逻辑异或。又称为“半加和”运算，常用符号或XOR表示。对两个数进行异或操作，就是按位求它们的“异或”。运算规则是：00=0，01=1，10=1，11=0，即“同则为0，不同为1”。例如1011000111101100=0101110110/14/2022273.3.1 运算器基本逻辑运算和逻辑电路10/11/20223.3.1 运算器触发器两个输入、输出交叉连接的与非门设RDSD高电压悬空& 1& 2QQ高电压高电压低电压低电压RDSD10/14/2022283.3.1 运算器触

16、发器& 1& 2QQ高电压高电压低电3.3.1 运算器触发器Q=1, Q=0时触发器表示“1”Q=0, Q=1时触发器表示“0”& 1& 2RDSDQQ输入输出Qn+1输入输出Qn+1RDSDRDSD01011Qn10100不确定10/14/2022293.3.1 运算器触发器& 1& 2RDSDQQ输入输出3.3.1 运算器全加器：Si = AiBiCi -1 Ci =Ai Bi+Ci -1(AiBi ) 输入输出Ci-1AiBiCiSi0000000101010010111010001101101101011111Si本位和Ci向高位进位10/14/2022303.3.1 运算器全加器：S

17、i = AiBiCi -1输3.3.1 运算器全加器de逻辑结构11Ci=Ai Bi+Ci-1(AiBi )Si=AiBiCi-1Ci-1BiAi&1&10/14/2022313.3.1 运算器全加器de逻辑结构11Ci=Ai Bi3.3.1 运算器译码器F0=A B C F1=A B C F2=A B C F3=A B CF4=A B C F5=A B C F6=A B C F7=A B C&1&11ABC10/14/2022323.3.1 运算器译码器&1&11ABC10/13.3.1 运算器译码器输 入输 出ABCF0F1F2F3F4F5F6F70O0100000000010100000

18、001000100000011000100001000000100010100000100110000000101110000000110/14/2022333.3.1 运算器译码器输 入输 出ABCF0F13.3.1 运算器运算器是计算机对各种数据和信息进行算术和逻辑运算的部件，由算术逻辑部件、通用寄存器、状态寄存器组成。通用寄存器状态寄存器ALU暂存器暂存器暂存器主要完成算术和逻辑运算、移位操作主要用于保存参加运算的操作数和运算的结果。存取速度快，数量少主要用来记录算术逻辑运算结果的状态。10/14/2022343.3.1 运算器运算器是计算机对各种数据和信息进行算术和逻3.3.2 控制器

19、控制器的功能计算机的工作过程就是计算机中程序的运行过程，也就是程序中的一条条指令的执行过程。指令的执行要经历取指令、分析指令、执行指令3个阶段控制器的功能就是按照指令的要求，在正确的时刻，产生需要的控制信号，以控制计算机各个部分的工作。10/14/2022353.3.2 控制器控制器的功能10/11/2022353.3.2 控制器控制器的组成：指令部件、时序部件、控制信号形成部件和中断控制逻辑。状态寄存器节拍发生器指令译码器ID时钟电路中段控制逻辑操作码地址码程序计数器PC地址形成部件控制信号形成部件控制台信息微操作信号(送各个功能部件)地址寄存器送内存或ALU中断请求来自内存的指令加1. .

20、 . . .指令寄存器IR10/14/2022363.3.2 控制器控制器的组成：指令部件、时序部件、控制信号3.3.3 典型CPU芯片介绍世界上主要的微处理器厂商是: Intel公司 AMD公司10/14/2022373.3.3 典型CPU芯片介绍世界上主要的微处理器厂商是:1执行部件指令译码部件代码预取部件 存取管理部件3.3.3 典型CPU芯片介绍 8038680386的内部结构控制部件32位寄存器桶形移位器ALU指令译码指令部件预取队列预取部件总线接口部件 32位地址线 32位数据线数据总线段描述符缓冲寄存器分段部件页面描述符缓冲寄存器分段部件测试部件接口中断复位完成在总线周期内对必要

21、的信号进行的控制 从存储器中以4B为单位预先取出指令，存放在16B的指令预取队列中从代码预取部件中的预取队列中按顺序取出指令并译码对存储器进行管理。分段部件将逻辑地址转换为线性地址，分页部件将线性地址转换为物理地址执行部件及控制部件与其他部件协同执行指令10/14/202238执行部件 第一代4位和低档8位机Intel 4004 8008（1971-1973）第二代中高档8位机Intel 8080/8085Z80、MC6800（1974-1977）第三代16位机Intel 8086/8088 80286Z8000、MC68000（1978-1981）第四代32位机Intel 80386、804

22、86 MC68020（1981-1992）特点：1、速度越来越快。2、容量越来越大。3、功能越来越强。（1993-1995）第五代32位机Intel Pentium AMD K5第六代32位机Pentium PRO AMD K6 K7 Athlon（1996-2004）微处理器发展历史（2004-） 第六代64位机AMD K8 Athlon64/FXAMD K8 Athlon64 X2Intel Prescott Pentium Intel Pentium D10/14/202239第一代4位和低档8位机Intel 4004 8008（197习题（p51）3.已知A=101101,B=1101

23、00,求AB,AB, AB。6.什么是指令及指令系统？7.什么叫寻址方式，常用的寻址方式有哪些，它们是如何获得操作数的？10/14/202240习题（p51）3.已知A=101101,B=110100,求3.4 存储器存储器是存放程序和数据的设备，可分为两大类：主存储器(也称内存储器)辅助存储器(也称外存储器) 10/14/2022413.4 存储器存储器是存放程序和数据的设备，可分为两大类：13.4.1 存储器概述存储器分类按存储器在计算机中的作用分类：主存存放计算机运行时所需的程序和数据，速度较快，容量较小，主要采用半导体存储器，随机存取。断电后信息将丢失，不能长久保存辅存存放暂时不需要的

24、程序和数据，它不与CPU直接交换信息，速度慢，存储容量大，主要采用磁盘和光盘，可顺序存取或半顺序存取。断电后信息不会丢失，可长久保存。高速缓存介于CPU与主存之间，起缓冲作用。它用来存放当前最可能频繁使用的程序段和数据，其特点是速度快、容量小。10/14/2022423.4.1 存储器概述存储器分类10/11/2022423.4.1 存储器概述存储器分类按存储介质分类：半导体存储器从工艺上分为双极型和MOS型两大类。MOS型(金属氧化物半导体)功耗小，集成度高，制造简单，成本低，适合构成大容量存储器，广泛应用，如随机存取存储器(RAM) 磁表面存储器有磁带存储器和磁盘存储器。磁盘又分为硬磁盘和

25、软磁盘。光盘存储器可分为只读型光盘 (CD ROM)、只写一次光盘(CD-R)和可重写型光盘 (CD-RW)10/14/2022433.4.1 存储器概述存储器分类10/11/2022433.4.1 存储器概述存储器分类按存储器的存取方式分类随机存取存储器(RAM)；只读存储器(ROM)；顺序存取（例如磁带）；半顺序存取存储器（介于随机存取和顺序存取之间，如磁盘）。10/14/2022443.4.1 存储器概述存储器分类10/11/2022443.4.1 存储器概述存储系统的层次结构存取3要素：时间、容量、价格。存储系统的层次结构CPU高速缓存(Cache)主 存辅 存10/14/202245

26、3.4.1 存储器概述存储系统的层次结构CPU高速缓存(Ca3.4.2 内存内存的概念直接于CPU相连接，用来存放电脑运行时的程序和指令的一种随机存储元件。10/14/2022463.4.2 内存内存的概念10/11/2022463.4.2 内存内存的组成：内存由存储体、地址译码电路、读写放大电路和控制电路组成。如下图示：MAR地址译码电路MDR存储体读写放大电路控制电路数据总线地址总线读写片选对选中的单元进行读出或写入，并具有放大信息的作用对地址进行译码，以决定选中哪个存储单元10/14/2022473.4.2 内存内存的组成：内存由存储体、地址译码电路、读写3.4.3 外存常用的外存有磁带

27、存储器、磁盘存储器和光盘存储器；存储器的特点是存储容量大、可靠性高、价格低，在脱机的情况下可以永久地保存信息。10/14/2022483.4.3 外存常用的外存有磁带存储器、磁盘存储器和光盘存储3.4.3 外存硬(磁)盘结构读写头面surface，道track，扇区sector，柱面cylinder10/14/2022493.4.3 外存硬(磁)盘结构读写头面surface，道tr3.4.3 外存硬盘的结构： 磁道(Tracks)扇区(Sectors)柱面(Cylinders)磁头(Heads) 读写磁头电机转轴硬盘盘片10/14/2022503.4.3 外存硬盘的结构： 读写磁头电机转轴硬盘

28、10/113.4.3 外存硬(磁)盘工作原理采用批量存储，以区段为单位，区段的“地址”磁道(柱面)号读写头号(盘面编号)磁道内的区段编号读写数据(3个阶段)移动磁头到相应柱面位置(磁头定位)等待(区段定位)实际读写读写速度非常高，通常是几毫秒至十几毫秒。速度单位通常用：转/秒。10/14/2022513.4.3 外存硬(磁)盘工作原理10/11/202251外存软(磁)盘3.5吋软盘容量=面数每面磁道数每道扇区数512总容量面数每面磁道数每道扇区数每扇区容量1.44MB28018512B10/14/202252外存软(磁)盘3.5吋软盘容量=面数每面磁道数每道扇外存光盘CD-ROM (Comp

29、act Disk Read Only Memory)意为高密度只读存储器，俗称光盘。一张光盘可以存储650兆字节的数据。光存储器设备依赖于激光技术。用激光来把应该记为逻辑“1”的地方烧穿(刻痕)，把应该记为逻辑“0”的地方留上空白。这种由电子控制的激光就可以把数据记载到盘上。10/14/202253外存光盘CD-ROM (Compact Disk Rea“槽”和“平台”光驱从盘片螺旋磁轨的一个个“槽”中读写数据。“槽” 位于金属层内，是光盘中储存信息的地方;金属层中，在“槽”的周围部分，叫作“平台” 。反射的光经过棱镜到光学传感器，其输出的光必须等同于其受到的光。从“槽”所反射的光和“平台”的

30、光相差180度的相位。10/14/202254“槽”和“平台”光驱从盘片螺旋磁轨的一个个“槽”中读写数据。磁带存储器主要用于大型计算机系统数据备份。主要优点：存储容量大，存储成本低。微型计算机用的规格为1/4英寸盒式磁带可以存储多达20GB的数据。使用23英寸带盒的DAT (数字音频磁带)存储容量为224GB。主要缺点：顺序存取，存取不便且速度不高。10/14/202255磁带存储器主要用于大型计算机系统数据备份。10/11/2优盘闪存盘（FlashMemoryDisk优盘）是一种采用快闪存储器(Flash Memory)为存储介质，通过USB接口与计算机交换数据的新一代可移动存储装置。闪存盘

31、是以FlashMemory为介质，所以具有可多次擦写、容量较大、存取快捷、轻巧便捷、即插即用、安全稳定等优点。 10/14/202256优盘闪存盘（FlashMemoryDisk优盘）是一种采3.5 输入输出系统输入(input) 通常是指预备好送入计算机系统进行处理的数据，常常也指把数据送入计算机系统的过程。输出(output)就是把计算机处理的数据转换成用户需要的形式送出，或者传给某种媒质的存储设备保存起来。输入输出系统包括输入设备和输出设备。用户通过输入设备下达命令，指挥计算机工作。输出设备负责將处理设备完成的数据输出，是计算机与人直接联系的主要渠道。10/14/2022573.5 输入

32、输出系统输入(input) 通常是指预备好送入计3.5.1 输入设备扫描仪麦克风手写笔摄像头其他输入设备：读卡器、触摸屏10/14/2022583.5.1 输入设备扫描仪麦克风手写笔摄像头其他输入设备：13.5.1 输入设备键盘键盘104键盘按照功能和排列位置，可将键盘主要分为：打字机键盘、功能键、编辑键(光标移动键)和数字小键盘。功能键编辑键指示灯光标移动键打字机键盘数字小键盘10/14/2022593.5.1 输入设备键盘键盘104键盘按照功能和排列位置3.5.2 输出设备种类显示器打印机 绘图仪声音输出设备10/14/2022603.5.2 输出设备种类10/11/2022603.5.2

33、 输出设备显示器Monitor, Display阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)液晶显示器( Liquid Crystal Display，LCD)10/14/2022613.5.2 输出设备显示器Monitor, DisplaCRT显示器三个指标分辨率(Resolution)每行扫描点数X每屏扫描行数；例如：1024X768点距(Dot pitch,栅距)电子束扫描两个点之间的距离;常见有0.28mm;0.25mm；0.21mm等刷新率(Refresh rate)又称“刷新频率”指每秒重画屏幕的次数，刷新率越高，屏幕闪烁越小，对人眼的刺激越小。75Hz以上人眼基本感觉不

34、到闪烁，85Hz以上完全没有闪烁感10/14/202262CRT显示器三个指标分辨率(Resolution)每行扫描点关于液晶（liquid-crystal）液晶的奇特性质是由一个奥地利植物学家F.Renitzer在1888年发现的。其被开发作商业用途花了85年，日本的夏普公司于1973发布了它的第一个产品：一款数字显示的电子计算器。液晶的物理特性：它的分子为晶体，以液态存在。电流通过液晶层，晶粒子会向正负两极聚集。当没有电流通过时，它们会彼此平行排列。10/14/202263关于液晶（liquid-crystal）液晶的奇特性质是由一打印机 Printers打印方式击打式 非击打式激光打印机

35、喷墨打印机10/14/202264打印机 Printers打印方式10/11/2022643.5.3 输入/输出的工作方式程序直接控制方式由 CPU 检测，是否有输入/出（CPU与外围设备不能并行，外围设备处于被动）主程序CPU工作启动外设执行数据交换I/O设备准备CPU工作CPU查询等待(a)启动外设主机与I/O设备交换数据I/O设备已准备好采集I/O设备状态I/O查询否是(b)查询外设10/14/2022653.5.3 输入/输出的工作方式程序直接控制方式主程序CPU3.5.3 输入/输出的工作方式中断方式：外围设备主动发送请求，CPU 有空便可响应。中断响应过程：保护中断现场、识别中断源

36、、执行中断处理程序、恢复现场。主程序CPU工作启动外设实现数据交换I/O设备准备CPU工作CPU响应中断CPU工作转中断服务程序返回 主程序中断服务程序10/14/2022663.5.3 输入/输出的工作方式中断方式：外围设备主动发送请3.5.3 输入/输出的工作方式DMA (Direct Memory Access)方式外围设备与主存之间直接交换数据。CPU内存I/O 设备DMA 控制器10/14/2022673.5.3 输入/输出的工作方式DMA (Direct Me3.5.4 输入/输出接口输入/输出接口的基本功能实现数据缓冲提供状态寄存器识别接口及外设接收主机控制信号，控制外设实现主机

37、与外设间的通信控制。接口分类传送方式：串口、并口使用方式：可编程接口、不可编程接口。10/14/2022683.5.4 输入/输出接口输入/输出接口的基本功能10/113.5.5 总线总线是一组进行互连和传输信息(指令、数据和地址)的信号线。主要参数有总线位宽、总线时钟频率和总线传输速率。总线位宽决定输入/输出设备之间一次数据传输的信息量，用位(bit)表示，如总线宽度为8位、16位、32位和64位。总线时钟频率是总线的工作频率以 MHz表示总线传输速率是总线上每秒钟所能传输的最大字节数。通过总线宽度和总线时钟频率来计算总线传输速率。10/14/2022693.5.5 总线总线是一组进行互连和

38、传输信息(指令、数据和地3.5.5 总线总线分类数据总线（data bus, DB）用来传输数据信息，是双向总线；地址总线（address bus, AB）用于传送CPU发出的地址信息，是单向总线;控制总线（control bus, CB）用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。10/14/2022703.5.5 总线总线分类10/11/202270总线结构(1)单总线结构：在单总线结构中，计算机系统的部件如CPU、主存储器及输入输出设备等，都挂在一条总线上，它们之间以相同的形式进行通信，故称单总线。10/14/202271总线结构(1)单总线结构：在单总线结构中，计算机系统的部件如总线结构(

39、2)双总线结构：主存总线负责CPU与主存、通道之间的信息传送；输入输出总线负责多台外部设备与通道及外部设备之间的信息传送。10/14/202272总线结构(2)双总线结构：主存总线负责CPU与主存、通道之间总线结构(3)三总线结构：主存总线负责CPU与主存的信息传送；I/O总线负责I/O设备之间以及I/O设备与CPU之间的信息传送；DMA总线(直接主存访问总线)负责高速外部设备与主存的信息传送。10/14/202273总线结构(3)三总线结构：主存总线负责CPU与主存的信息传送总线标准目前标准局部总线有三种：VESA总线（仅用于486微机）、PCI总线和AGP总线；PCI总线:由外部部件联合专

40、门权益组织(Peripheral Component Interconnect Special Interest Group，简称PCI SIG)制定及维护。10/14/202274总线标准目前标准局部总线有三种：VESA总线（仅用于486微PCI槽内存槽AGP槽CPU接口打印机接口USB接口10/14/202275PCI槽内存槽AGP槽CPU接口打印机接口USB接口10/13.6 计算机的主要技术指标计算速度是蘅量计算机功能的主要指标。一般用计算机每秒钟执行指令条数来表示。常见表示方法：以每秒执行加法运算的次数来计算；将执行各种指令速度加权平均；主时钟频率，微机多采取这种方法。10/14/20