2023年计算机组成原理考点整理

408-计算机组成原理考点整理一.计算机系统概述发展历史•电子管•晶体管•中小规模集成电路•超大规模集成电路摩尔定理冯•诺伊曼结构特点•采用“存储程序”的工作方式，控制流驱动方式，按地址访问并顺序执行指令•计算机硬件系统由输入输出设备、存储器、运算器、控制器5大部件组成•指令和数据以同等地位存储•指令和数据均为二进制码•指令由操作码和地址码组成计算机功能部件•输入设备•输出设备•存储器•主存储器（内存储器）•按地址存取方式•组成•地址寄存器MAR•存放访存地址•位数对应存储单元个数•数据寄存器MDR•暂存要读写的信息•与存储字长相等•时序控制逻辑•产生存储器操作所需的各种时序信号•辅助存储器（外存储器）•运算器•核心•算术逻辑单元ALU•必备寄存器•累加器ACC•乘商寄存器MQ•操作数寄存器X•控制器•组成•控制单元CUControlUnit•程序计数器PCProgramCounter•存放当前欲执行指令•指令寄存器IRInstrumentRegister•存放当前正在执行的指令CPU•ALU•通用寄存器组GPRs•标志寄存器•控制器•指令寄存器IR•程序计数器PC•存储器地址寄存器MAR•存储器数据寄存器MDR计算机软件•系统软件和应用软件•系统软件•基础软件•作为系统资源提供给用户使用•主要有•操作系统OS•数据库管理软件DBMS•语言处理程序•分布式软件系统•网络软件系统•标准库程序•服务性程序•应用软件

•用户为解决某个应用领域中的各类问题而编制的程序、•三个级别的语言•机器语言•二进制代码语言•计算机唯一可以直接识别和执行的语言•汇编语言•助记符•高级语言•翻译程序•汇编程序•将汇编程序汇编成机器程序•解释程序•不生成目标语言代妈，同声传译•编译程序•生成目标语言代码，笔译•软件和硬件的逻辑等价性•某一功能，既可用软件实现，又可用硬件实现层次结构虚拟机器M4

虚拟机器M4

E级语言扒器》用编译程序翻许

成汇编语古.程序由拟机器M3

由拟机器M3

（汇编语言机暑）用汇发程序ftl译

成机器诰立程序虚楸机部虚楸机部M2

（栈作系统机器）用机器语言解粹舞作系统软,硬件交界而软,硬件交界而佬统机滯Ml佬统机滯Ml（用机器语m的机器）用徹程序解释机器指含（湖样统）由硬件宜接如mg图13计算机系统的多级层次结构•下层是上层的基础，上层是下层的扩展计算机的性能指标•机器字长、指令字长和存储字长•字长也称机器字长是计算机进行一次整数运算(即定点整数运算)所能处理的二进制数据的位数•指令字长是一个指令字中包含的二进制代码的位数•存储字长是一个存储单元存储的二进制代码的长度•字长越长，数的表示范围越大，计算精度越高•数据通路带宽•数据总线一次所能并行传送信息的位数•主存容量•主存储器所能存储信息的最大容量•运算速度•呑吐量•响应时间CPU时钟周期•主频CPICPU执行时间MIPSMFLOPS.GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS、EFLOPS、ZFLOPS•基准程序•对于不同的应用场景选择不同的基准程序•不一定准确系列机•基本特性：指令系统向后兼容兼容•计算机软件或硬件之冋的通用性•向前兼容(ForwardCompatibility):指老的版本的软/硬件可以使用新版本的软/硬件产生的数据。“Forward"—词在这里有“未来”的意思，我认为翻译成“向未来”更加形象一些，不知是哪位先人翻译成了“向前”，很多时候汉语中这个“向前”是指“从前”还是“之后”是有歧义的。•向上兼容(UpwardCompatibility):与向前兼容相同。•向后兼容(BackwardCompatibility):指新的版本的软./硬件可以使用老版本的软/硬件产生的数据。•向下兼容(DownwardCompatibility):与向后兼容相同。软件的可移植性•不同系列计算机之间软件通用的可能•高级语言具有较好的可移植性12.固件•程序固化在ROM中的组成的部件•执行速度快于软件，灵活性高于硬件二.数值的表示与运算数制与编码•进位之间的相互转换•基数•每个数位所用到的不同数码的个数•除基取余法（整数部分）•乘基取余法（小数部分）京基取整0.6875x21.3750 1 鼓髙位0.37500.75(» 0x二05000x21.0000I嚴低位•真值•自然语言中的数字•机器数•真值在机器中的存储形式•BCD码8421码•余3码2421码•定点数的编码表示•定点小数•纯小数•约定小数点位置在符号位之后•定点整数•纯整数•约定小数点位豈在最低有效位之后•原码•符号位+数的绝对值•反码•整数与原码相同•负数原码的数值位取反，符号位不变•补码•整数与原码相同•负数反码数值位+1•移码•只能表示整数•补码符号位取反•便于两个数之间的比较•定点补妈整数表示整数，定点原码小数表示浮点数的尾数部分，移码表示浮点数的阶码部分•原、反、补、移码之间的转换原、反、补、移码的转换•各种码基本特性各种码的基本待性总姑和.：的合法表示苑围完全相同.都有两冲方法表示H債0补风的合法衣不苑用比原纳专Hfi-WA法表示ntflo传仍的介iA衣示莅IM比Kil*}Z卜0故.只有抻方汶友示Rtrto•定点小数和定点整数的表示范围Jt点小BlO««tt定点小竅VSJt点小BlO««tt定点小竅VS定点整教运算方法与运算电路•基础运算部件•一位全加器•本位、进位全加❹(FA)見量基本的加法単元，有次数A,.2nftB,与低位传来的进位CM共三个輸入.IT本位”品与角髙位的地位C,共两个■岀,全加H的逻繊裏达式如F.«1衰払式：S,・4Q8,❷CiS、B„G•，中有奇数个I时，S.-1,杏*£・0)域位表达式，q-4A*(-4,©ftKr.•串行进位加法器•并行进位加法器•全先行进位加法器•两级或多级先行进位加法器•移位运算•算术移位•操作对象为有符号数

码制添朴代码正数MW.补码、反玛0负敷原码0补码左««0右移，反码1左移相当JX2：右移相当于＞2由于位数有限.因此有时候无法用食数祥位精确地等效乗除法•逻辑移位•操作对象为无符号数逻辑右移逻辑左移逻辑右移：高位补0,低位舍弃。逻辑左移$低位补0・高位舍弃•可以把逻辑移位看作是对“无符号数”依算数移位J8高位•循环移位J8高位JR低R.(b)常进位位的紙开右陆16低位(a)不佑进传位的JR低R.(b)常进位位的紙开右陆16低位(0不帯遗3“的懈孙4：移•加减运算•原码的加减运算後匹-Wj 的«W«u下.*•*<«»先判符号&・ffwn.则徳野値相m,億果网号位不变I若不同•BMt隸法，飽対值大的數補去絶肘<B小的數,站果符号位与絶明偵大的敷梢胃.两个原码表示的败WM.着先爲女数符号取反，然后将KM*与符号取反后的K敏按厳码加法避行运耳.itS.娘算时边食机B字恭，占左坟值由貝■由》L将縄*掉.•补码的加减运算•和无符号数运算规则相同，电路实现相同•电路实现•溢出判别方法•一位符号位设4的符号为4.8的箝号为8“ 的竺为&,则滋出遑・表达式为—4宴♦糖§若V・o・表示无溢出；後示有溢出.•双符号位符号位XlS口的各种情况如下8®StlSa=00：表示结果为正数，无溢出。S“S口=01；表示结果正溢出.^=10：表示结果负溢出.®^=11:表示结果为负数，无溢出••存储时只用存储一个符号位•一位符号位根据数据位的进位判断著符号位的进位G与■高数位的it位G相同.出，否圍衰示岀.讖岀UMVr表达式"Gg,»K-0.表示无發岀，V-\.衷示有滋出••乘法运算•原码一位乘法•逻辑右移•符号位不参加运算•累加-右移•例【例2.7】®x—O.HOI,尸0.1011,釆用原码一位乗法求x・y.解：M=00.1i0LM=00.1011,原码一位乘法的求解过程如下.（髙堂畛况）（係位龄切栗釦说卵00.0000211：丢失位JKMrtt况*1x1oanoi11/r=lW*«oanoi111右移oaoiio• IK>1;I右移部分根和亀散*1(XL11011101.001111 111^1!右移oaiooi-右传部分枳和栗数-0oooooo••则仰00.1001•1右移00.0100-—llllpll•1右移部分枳和京数*kl(OIIOI必・|,則屮ciocni11右移00.1000・ )111:1011右修部分枳和県数癸敢仝RS移出饴阪的繪対債第分•补码一位乘法Booth算法•算术右移•符号位参与运算•被乘数一般取双符号位•部分积取双符号位•成熟取单符号位•例

【例24】ttx--0.1101.y-0.10ll.釆用Booth鼻法求x・y.解：[xh-11.0011, -00.1101,W^-0.1011.Booth算法的求解过程如下.(爲的00.0000004101右移>000.1101oaono00.0000(爲的00.0000004101右移>000.1101oaono00.0000OOX>1IOMMll♦gnoonil.011011.1011•t«h»00.1101g.c»1000OOJIIOO 11.0011（HQ侈分利果《OO.IOI1SQ*欠位owoiionoHLF»we?waaj^n-n.为*0.右移部分枳Iflfltflt力为Qi.r>74-i.1H>I»分枳和乘数>650.为6=1.Mir】*兀/rO】，片力■】,所以(x«>»]..-1.01110001,^x«/--0.l0001ll!.•除法运算•原码除法运算•恢复余数法I符号位I符岭位。敝依佃分开处押设机号字长为S位（含IQ祷》1位，I）.X-O10IL>-01101.栗用库码铁复余數法旳K-Qion.LM-o.iioi.（Mi^.noi.I符号位I符岭位。敝依佃分开处押设机号字长为S位（含IQ祷》1位，I）.X-O10IL>-01101.栗用库码铁复余數法旳K-Qion.LM-o.iioi.（Mi^.noi.[-mjeooii,c0.1011•（佃*10011I倾，原Kawn1.011十IMkIooil絶对偵左0100110.010!宅爾1.不用01011余數为负,RBA0.并恢复余数Hi左移•不恢复余数法嚣誌iT詫EMT 問"一：加減交曾法Y又名：不恢符号位与数值位分开处理段机3字长为5位（含I位符号位，户4）.x=oion,r-anoi.釆用爆码iwt女■除法求珈kMiioii.M-ojioi.（Mk-onoi.[-m»-i.ooii 0-*<板-0©0~0Wxv-^.noi

知0：llX2‘被除tt/余欢rc0.1011giki.ooiII11101.110)0.110101001I.00IH1.0011001010.I0I*I00111.1101左修♦(-«]»n余敬为，.ffAO.#f左移 1.1010♦<M]m o.iioinnm•符号和值分开运算Oil1mo.余數-«1.余■右j'1WA-HttOlw^weiJ；011001101•补码除法运算苜書与其拏钩聲罗褻•¥乡*挫*企田/义愈DSIX咚首K繼劳s舞鳳驟•以爭信并油呼右群油上學的胡'品蓄钩回芬1•那事游距•回轲射回专•敏七写尊孝宙钩鶉比'吾*•隼缶孕七圭*•卄好•施叫器"4•画•否硝妙辛舞号吾判辭轡•熟孝魅、卩•呼Y8潍Y导秘•料咽动宰舞孝砂璽辭蜂•將殳骤'•险擀与劉孝翎辭瞽•（0解導身以日）哥堅母解邛堤我’会辟哥可移’卸乎七¥早讲貌斗出中•'輕甞去、卩#讲針学士¥•射钟风回N肆潘决七昼比•茬察¥乡鈣車而页够却'茬比鄭啊殳巻髯供•射斜啊肆名母¥呼韓4■封单•射转面蓄*再濫尊弄翎小皂象。•星击麝制附專导N ?[♦Na攀料外寰尊钮W<a*为湖也眄5WJ滑碧N 3Z*N『XNs暴身21WIWMWkaw亀泡*w-mta»M«尋対««®IWM?r写籌四&以咨注攀明归回斯賞菖也于胡fOTOTntoooniooo 1010Itnuu«»B8>1•'■«1Kt>«.y04,otf•:，孙Q&um専OWIOotoowtootooOIOOIO|>"|商0X010otiniomii•latJTH*'.KH00inntnunS岑IP•，円•*!關關专1010IIoioroo*f4UCOXOOOTOTOOaswoimtmm”AiMfM*£ibimsfWKlMW0：(X»totooo1010(X1lioion仆]•"000OTOTtToioru心-omWfiUnn(»w»,««/»««•a^^scjfAti•loanronn1011IIooooo0001001010IIDOOIOO*Uk'MM。我ow■挡、浏s»Uxill'i"-*l'»IOI-,,l"lIIOK»-"W-1010ll",,l'1•(X»IOO^"I«IW7«»M^J»IWhH»i-：<•lioro-*'-0001O*-»•(i 加弭斗£催頂。•表示格式浮点致的表示rilM.K.K..)，入-X."r"4Kn-|XrB_,+•*Kixra+K,Mr'♦Koxr,\-r'.K <V_,■•Si'AS；Si'AS；ttnd'RoioiiinnsKiiiio所救的九血，、酒«U XltIitlMi>302657264526=・，W10险叫的«. .ll-iww反m數的衰示■■及i•&■,-的实际&i隗散M的S分的位ftnFil«；f，‘&的I•度.-个小敏.吩糾JBXir小散点衮向N/iMS#地几位.•阶数指数的幕•基数指数的底数•尾数精度•规格化浮点数駆数的规格化規格化浮点数：《s定宅數的煥烏數值位会栄隹•个有效值.左貌；，汗点數爲。的姉果为u观桃化weia行艘Mt化姓用•MKttWtkAHW.««t■浮点數切/的蚌，累健tk出現也出H.WKCtltlk右―一位.wrR2l)l.例:a=010:00.1100.b=010:00.1000.4ca*b■=22XOO.UOO.b=22xOO.lOOO“•b•22x00.1100•22x00.100022x(00.1100-004000)22x01.0100-4H|-23x00.1010 01101010n,jRhi-anntt-.%a>出龙二时.更髙的椅7位!a正■仞播导传規格化序点数的特点I用物m的心tin■岫化：iitt*joIxxx的",共nmm为。iiL縫仲侦所ios帏的&価!"eAMI-2-1.kit的的刑mvifawsTzB2.用 WttibittMixxx的形式.l> 100.«€ttW/cI-«>li/2<A<Si-2Tfitt>jioxxx的WA.大/As为15l> •也&不为i<x)o.峨散的 •厂，-. , eg>若某甩散用片M衣华.JU««tei•ZK".]tBW卩&_ 0110：1.1110100tDHmf*化？■火統l» tti MI4»h0i 离佗M4.•IEEE754标准

IEEE7S4标准HoatI•• *fI•>1(11(>»<>•*•*IdoubleI I»IEEE7S4标准HoatI•• *fI•>1(11(>»<>•*•*IdoubleI I»- i-•••-:IJI(<h»! 现格化的（-iyxu/xy-|X7IEEE754标准■tt部分片I巻藏,,.故七如：I E [ M ]衣示斌數l.MI' v 'J b nft?? 阶码部分.用序码表示 尾款抵值位例：圧EE754的单.精度浮点数C0A00000H的值时多少.COA00000H-»11000000101000000000000000000000数符"地个仇敬尾数部分*)100..(隐台最高位1)今岫数移码=10000001.:, .. 129D单精度浮点型偏移fft=127D阶码負(ft=移码-偏移金*10000001-1111111=(00000010),=(2)10今浮点也衣位・S.01),X2，・1.25X2、-5.0IEEE754标准*»»<>•用―毋率I®*?：. .'、】，“顷M直E754单《|反沛火中花衣小的IM'ffiNffL«大提7（&姓％夕T♦小他，“顷M直E754单《|反沛火中花衣小的IM'ffiNffL«大提7（&姓％夕T♦小他M陽岫歓全为0.WHMttld'-lM.W^H4WB«00000001此时堅体的Rffi>i(1.0hX?m只有ISE32S4X.ftffl=(-irx|.WX2*当酬6%个为0.当阶码作为0.KHM4&制明.R/jcII KO.xx-.jihxr**KtlM全为OH.表±0当阶FiE金力1.-1阶靴仝为1.•浮点数加减运算足數M金为81.表示无身大r-兄UM4,令皿.衣小Hl»，W»r（Not・NuE5）•对阶•尾数加减•规格化•舍入若被舍弃位是1,则尾数+1,重新舍入•恒置1•恒置0•判断溢出•例浮点敷的加被运算例：-W56.1=+59/1024.験遇浮点运・SlWi十m-y.结果用二《初表示，浮点瞄式始下:阶符取2位.Bft因取血.岫功位.凤数取她川冲円上小阶码和/散0SO=101B.1/2S6=2>X=•101X2_,=-0.101x2-5=-ttlOlXZ-101590=111011B.1/1024=2~l°->Y=»111011X2~10=♦aillOllx2~*=*aillOllx2_,0°x,iion.ii.oilooooooy.inoo.oo.inonoooL。節传沔卜數的阶斜种$.小阶向大贻若布.IgfiW/.W位.吩码加Ia.求Wr.竺：(Afl-=iioii*ooi(x^inii.加m=-ix：：1-:::Ionoor.o-v•11100,11ir:：-•*>■•X=-OJ)W1x2_,°®2、-Vi11100.1100030100010110001000nloiiooooo■110001010003•(-0.0101x2-,eeK*0111011X2-|t0»3*t峪化iaiioQoiooo•(•0.01010.1110111x2_,0°S11100,10110001000-MlilOLllDl1000100•1.001111x2-**；5舍入无念入MIA■雄码・r^-lX(M)1(X)1l|l|j•0.1001111x2"®n•类型转换强制类型转换1类型*6位机家32位机胃char888short161616int163232long323264InnglongMMMfloat163232double646464char今int今Ions今doublefloat->doublefloat■int,可能溢出及拘史綃度范围、精度从小到大.转换过程没有损失32位int：发示整数，范有效数字32位float,表示禁敬及小tt. 2«»X（2-2-»M.“效«l?23*l-24f7.三.存储系统1.概述•分类•计算机中作用（层次）分类•主存储器•CPU可直接进行访问•辅助存储器•高速缓冲存储器cache•位于CPU和主存之间•存储介质•磁表面存储器•磁盘、磁带•磁芯存储器•半导体存储器MOS型存储器、双极型存储器•光存储器•光盘•存取方式•随机存储器RAM•随机存取SRAM•cache•六晶体管DRAM•主存•栅极电容•只读存储器ROM•随机存取•串行访问存储器•顺序存取存储器•只能按照某种顺序存取•磁带•直接存取存储器•先随机查找到某一片区域，然后顺序查找相关内容•磁盘、光盘•信息的可保存性•易失性存储器RAM•非易失性存储器ROM•破坏性读出•非破坏性读出•性能指标•存储容量•存储容量=存储字数X字长•单位成本•每位价格=总成本/总容量•存储速度•存取时间•启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间•分为读出时间和写入时间•存取周期•又称读写周期或访问周期•连续两次独立访问存储器操作（读或写操作）之间所需的最小时间间隔•主存带宽•义称数据传输率•存取时间与存取周期（存储周期）之间的关系启动存取 存取完 下次存取TOC\o"1-5"\h\zG h h\ 八 ）Y V存取时冋 恢31时间t _ 丿存取周期•多级层次的存储系统•目的•为了解决存储系统大容量、高速度和低成本3个相互制约的矛盾•上一层存储器作为低一层存储器的高速缓存•主存和cache之间的数据调动由硬件自动完成，对所有程序员透明•主存和辅存之间的数据调到由硬件和操作系统共同完成，对应用程序员透明2.主存储器•SRAMv.s.DRAM

DRAMv.sSRAMStaticRandomAccessMemoryDynamicRandomAccessMenwykvnaSRAM（的卷RAM）DRAM（，力由RAM）nttvia'UW破阵性读出是it出后編耍•写？（可生）不用需要UtrJtrt快1***»«ftA发烤■大小A低H火（岫电能火〉?不富憂««送问时送millHOche分四次送常川件\it•DRAM•栅极电容•电容上的电荷一般只能维持•电容上的电荷一般只能维持l~2ms,通常取2ms作为一个刷新周期•刷新DRAM的崛新8*，8*，今亀邮存atxiJiiaitosus＜（澱附間专门用于耕斯.ZiM何〃i«・。勾说。.忧K・e»•,«2im^WtiW»tUtWnr今2（m内■trfxawrtBi请求t«l»2（ns/12S<lUus•次Wliemisfiasmtt•WHM-•集中刷新•在一个刷新周期内，利用一端固定的时间一次对存储器的所有行进行逐一再生•这段时间被称为“死时间"，又称访存“死区"•优点•读写操作时不受刷新工作的影响•缺点•集中刷新期间（死区）不能访问存储器•分散刷新•将每行的刷新分散到各个工作周期中•优点•没有死区•缺点•加长了系统的存取周期，降低了整机速度•异步刷新•将刷新时间2ms除以行数，分散刷新•优点•避免CPU连续等待过长时间•减少了刷新次数，提高了整机的工作效率•刷新对CPU是透明的•动态RAM刷新单位是行•刷新时不需要选片，整个存储器中的所有芯片同汙被刷新•ROM•结构简单，位密度比RAM高•非易失性，可靠性高•分类•掩模式只读存储器MROM•厂家写入后不可再写，只能读出一次可编程只读存储器PROM•可擦除可编程只读存储器EPROMFlash存储器•固态成盘SSD•多模块存储器•单体多字存储器•存储器中只有一个存储体，每个存储单元存储m个字一次并行读出m个字，显然提高了工作速度•缺点•指令和数据在主存内必须连续存放，一旦遇到转移指令，或操作数不能连续存放，则效果不明显•多体并行存储器•由多个存储模块构成，每个模块都有独立的读写控制电路、地址寄存器和数据寄存器•高位交叉编址（顺序方式）•低位交叉编址（交叉方式）•高位与低位的比较

•低位交叉编址存储器应几个体并行（流水线相关）位该取几个-*•?bW以貝MH掠SI为单ffWSIRJfT.OttHM为了.为了住浪水续不何♦.峭fliif模决牧9J6孔 f S M，000 ~；ooo gm COO1 M|ooo MH001 2 Jooi CO" IH010 jOlO 010! ^MoioIJ[，wm<T/rMr■M)rdI悻用Iwvq001 00的/休0f«・心ga*nnte«rJMUCSCAOYAHCC3.主存储器与CPU的连接MDRj-数据总线主存中包

含右块存

储芯片CPUMAR地址忌线•主存容量的扩展•位扩展増加主存的存储字长•位扩展•字扩展•线选法增加主存的存储字敷•字扩展A”CS8<x«W回000000000000101111111111111aArZi为//憶加皿10_R»ft 岫011olooooooooocoonMAttkhOMlHiHUUn•优点是线路简单，缺点是地址空间不连续•译码片选法主存容量扩展牛扩展•字位扩展主存容量扩展•字位同时扩展1100000000000000^-1111111111H111164Km8<000000000000000001000000000000001CQQ000000000000connnninin-oinmimiiinionnnnnnil外部存储器•磁盘存储器•由磁盘驱动器、磁盘控制器和盘片组成•存储区域•磁头数（记录面数）•柱面数•扇区数•块焼BL*有若于个记录IM.■个祂彖・51分为若■禮.分为«++*«.«R（由隊块）迁・@谊马的■小亀仅.*midA*«.&小雑少个■贝.MMIIit«/MAankIMM—W.feait・一 HflQ•Cylinden)表示《u・一u新上<r”HM・■也"E嬢nr的号 的诏tiiailQi*•个■推♦・HflQ•Cylinden)ai<« &护■»iiiixiettfrniiB®o«fi»«fcninwinan. 剧人区堆■片iwtflioMiB.•性能指标•记录密度•道密度、位密度、而密度每个磁道记录的数据大小是相等的•磁盘的容量•非格式化容量磁盘物理上可存储的容量•格式化容量磁盘留有一定容量用作坏区替代，少于非格式化容量•平均存取时间•寻道时间+旋转延迟时间+传输时间

时间，樓lid*到所企*■>•H«BJM 花密nstM)aanids|£四aanids|£四•数据传输率•数据传输率=磁盘转速x磁道容量•磁盘地址LwwttLJffl.aHP.量1_.上班.L.萼量.」> •—■♦fl— ——角”•磁盘阵列RAID0无冗余和无校验的磁盘阵列RAID1镜像磁盘阵列RAID2采用纠错的海明码的磁盘阵列RAID3位交叉的奇偶校验的磁盘阵列RA1D4块交叉的奇偶校验的磁盘阵列RAID5无独立校验的奇偶校验磁盘阵列•固态硬盘SSD•基于闪存技术的存储器，本质上仍是ROM•闪存翻译层相当于磁盘控制器的角色•数据以页为单位读•只有一个块被擦除，块中的每个页都可以直接再写一次•一个块约可进行十万次重复写•平均磨损逻辑使每个块被擦除的次数尽量均为的算法•写操作比读操作慢因为写操作涉及到块的擦除和页的转移•可随机访问、抗震性好、价格贵高速缓冲存储器cache•局部性原理•时间局部性•循环•空间局部性

•数组等线性数据结构•工作原理•映射方式•直接映射•地址结构—标记| Cache行号 |块内地址•优点•实现简单•缺点•不够灵活•块冲突率最高•空间利用率最低•全相联映射•地址结构标记块内地址标记•优点•比较灵活•块冲突率低•空间利用率高•命中率高•缺点•标记比较速度较慢•组相联映射•地址结构标记块内地址竺标记块内地址•路数越大相联比较电路越复杂•优点•成本接近直接映射，性能接近全相联映射•比较•直接映射命中率最低，全相联映射命中率最高•直接映射判断开销最小、所需时间最短，全相联映射的判断最大、所需时间最长•直接映射标记所占的额外空间开销最少，全相联映射标记所占的额外空间开销最大•替换算法•随机替换RAND•先进先出FIFO•最近最少使用LRU近期♦少使用。法(IRU).-•u31 一一烦)个Ciche缺*冒-个”计Ik宴••拜F记斌H个3k块已ftftf久&帔访何了. 拱“计敷H•■大韵tCKMMt. CnitHIK^W.WtiKWKI<L2.S.4.LL5.tIK-51tt*ilEBEBSHnKIBDBKHSDDBI^HQflCacheBO1 11111111115Cache»1 22222222222Cache” il)15$SS44Cache0) 444444>>)CadxBR?fi&6S否西It會酉垦it是中IW.所•中的行的计給at沛牛.ttHtt的计畋—L卫满命中Ri£有钊HfW.■MXMhftittBtO.Kftt9Mtf*toh/(HAU大协”的伯息块・於|火.»Kh的姚的itaaio.•最不经常使用LFU景不及常使用算法(LFU〉綴木径常ft母BiX(IFU,Le*FrequentlyUxd：——为師卜Cxhe埃设置-个'ilttiS-.用Jid栗彼访何过JI次.\Cach•滴ViH捡tt-MYj4个Cich•快.初..代《ch•为主.(1.2.14,1,2.5,1.2.X<.5»0rHA.的填汁政JJ9. -*tte(a.l.X9HM.•抖动：当集中访问的存储区超过cache组的大小时，命中率会变得很低，需要频繁替换块的现象•写策略cache命中时•全写法（写直通法）•主存和cache都写•可以随时保持主存数据的正确性，开销较大•写緩冲单独设置一个硬件负责写入主存，减少CPU访问主存的次数•回写法（写回法）•先写入cache块中，待cache块被替换时，写回主存•需设置脏位•有一定概率数据不一致cache没有命中时•写分配法•将主存块调入cache块写入•试图利用程序的空间局部性•通常与回写法合用•非写分配法•直接写入主存•通常与全写法合用•指令cache和数据cache分开设计，减少因取指发生的冲突•多级cache结构•虚拟存储器（具体见操作系统）四.指令系统指令系统是计算机的主要属性，位于硬件和软件的交界而上指令格式•指令是指示计算机执行某种操作的命令•所有指令的集合是指令集•操作码•地址码操作数据的地址•根据指令字长分类•半字长指令•单字长指令•双字长指令•根据操作数地址码的数目分类

•零地址指令•一地址指令•二地址指令•三地址指令•四地址指令•定长指令字•简化计算机硬件设计，提高指令译码和识别速度•当计算机字长为32位或更长时，是常规用法•变长指令字•在指令字长有限的前提下保持丰富的指令种类•扩展操作码WJHH!•MlIlli<«•▲・1IH«M-制，II” .扩展IWJHH!•MlIlli<«•▲・1IH«M-制，II” .rtMtftWK. 的招。.的li住料：HftIIIH'««imimimimiim•短码不允许是长码的前缀•操作码不可重复•操作类型•数据传送movloadstore•算术和逻辑运算addsubmuldivxorandornotincdec•移位操作•算术移位、逻辑移位、循环移位•转移操作•无条件跳转、条件跳转、调用call、返回ret、陷俳trap•输入输出操作指令的寻址方式•指令寻址•顺序寻址

•PC+T1指1个指令字长•跳跃寻址•通过跳转语句•数据寻址•隐含寻址•优点：有利于缩短指令字长•缺点：需增加存储操作数或隐含地址的硬件•立即（数）寻址•#为立即寻址特征•优点：执行时间最短•缺点：操作数位数限制了立即数的范围•直接寻址寻址勞征寻址勞征•优点：简单•缺点：操作数的位数决定了寻址范围，且操作数的地址不易修改•间接寻址间船，址将M位OPVAtIOP两次间址间船，址将M位OPVAtIOP两次间址1A\-1~I)EA0...011\:M-•优点：扩大寻址范围，便于编制程序•缺点：执行阶段需要多次访存•寄存器寻址

寻址特征•优点：指令字短且执行速度块•缺点：寄存器价格贵、数量少•寄存器间接寻址•修改PC•便于程序浮动•广泛应用于转移指令•相对寻址•基址寻址基址寻址HR为鼻M帘作＜STips：叫对比操作«as-«s•节学习.os鼻中约-盧延位与。ST机是-MMiJg•面向操作系统•优点：利于多道程序设计、便于程序浮动•缺点：偏移量的位数较短•变址寻址变址寻址ill!IX—IndexrooHW变址寻址；4效地址”导r指令字中的形式电址A与殳址為＜f8a^内容糊加之W.即S»(DQ，》.其中X\勺,＞{,■:＜：，‘I.•.AJMu'：- --I ；-•:.丄變址佥。密是Bl肉用户的.在程変址■春•的内專可由用户改喪or*raU^＞.彩心UM不变方某焙址)•面向用户•主要用来处理数组问题•堆栈寻址•硬堆桟•成本较高，不适合做大容量的堆栈.•软堆栈•合算且常用•寻址方式、有效地址及访存次数的对比有牧蟾址仍ff次敢（fii令执行期何）。含寻址&序15定0址Aimeitnft0fA«A1次側接寻址2寻址0fA-<W1IA«(PCM1基址寻址1-交址J址tt-l.j±EA=(IXhA14.程序的机器级代码表示•看王道书5.CISC和RISC的比较CISC和RISCosc•USCIS令奈统Uft.医大R*.»ra«*«nWKJJOO*WM100*SK可访存指令不如限制Mg/Store指0相IMS大绝Atttftt«IW内充成^mwfrv&aIt少n标代码•以用优化M4us*a的■兌代ntt'i衆用优化的，泽厦小.生成代码牧为岛救HWjA弟大多数为i»程序控制绝大可以iati-言方式安观 ME •RISC一定采用流水线技术五.中央处理器1.功能和基本结构•由运算器和控制器组成•功能•指令控制完成取指令、分析指令和执行指令的操作，即程序的顺序控制•操作控制一条指令的功能往往由若干操作信号的组合来实现。CPU管理并产生由内存取出的每条指令的操作信号，把各种操作信号送往相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作•中断处理对计算机运行过程中出现的异常情况和特殊请求进行处理•时间控制对各种操作加以时间上的控制。时间控制要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号•数据加工对数据进行算术和逻辑运算•控制器•负责协调并控制计算机各部件执行程序的指令序列•组成程序计数器：用于指出下一条指令在主存中的存放地址。CPU就是根据PC的内容去主存中取指令的。因程序中指令（通常）足顺序执行的，所以PC有自増功能。指令寄存器：用于保存当前正在执行的那条指令。指令译码器：仅对操作码字段进行译码，向控制器提供特定的操作信号。微操作信号发生器：根据IR的内容（指令）、PSW的内容（状态信息）及时序信号，产生控制整个计算机系统所需的各种控制信号，其结构有组合逻辑型和存储逻辑型两种。时序系统：用于产生各种时序信号，它们都是由统一时钟（CLOCK）分频得到。存储器地址寄存器：用于存放所要访问的主存单元的地址。存储器数据寄存器：用于存放向主存写入的信息或从主存中读出的信息。•运算器•对数据进行加工•组成1.算术逻辑単元：主要功能是进行算术/逻辑运算。通用寄存器组：如AX、BX、CX、DX、SP等，用于存放操作数（包括源操作数、目的操作数及中间结果）和各种地址信息等。SP是堆栈指针，用于指示栈顶的地址。暫存寄存器：用于暫存从主存读来的数据，这个数据不能存放在通用寄存器中，否则会破坏其原有内容。察加寄存器：它是一个通用寄存器，用于暫时存放ALU运算的结果信息，用于实现加法运算。程序状态字寄存器：保留由算术逻辑运算指令或测试指令的结果而建立的各种状态信息，如溢出标志（0P）、符号标志（SF）、零标志（ZF）、进位标志（CF）等。PSW中的这些位参与并决定微操作的形成。移位器：对运算结果进行移位运算。计数器：控制乘除运算的操作步数。2.指令执行过程•时钟周期

节拍或T周期，CPU操作最基本单位•机器周期由若干个时钟周期表示。存储器进行一次读或者写操作所需的时间称为存储器的访问时间，而连续启动两次读或写操作所需的最短时间称为存取周期。机器周期通常由存取周期决定•指令周期由若干个机器周期表示•指令周期流程指令周期流程1—IND1—EX四的冃的不冃.取拘周明为丨取指令..取引•效蟻址・执行周期中wnm'..保存用序1—IND1—EX•指令周期的数据流•取值周期片.读術号•w.I-»R将片.读術号•w.I-»R将mm所指主&中的内存点數JR益线4HMOUf的内入悄.I中拒令的址址糾ilEU«I中拒令的址址糾ilEU«・记・,MIIR)-•MAU•取操作数有效地址5CuWajRMttM.».<bKHr«•>!：»：(PCHWPC•根据PC中的内容从主存中取出指令代码并存放在IR中•间址周期指令周期的败無流•间址周期l<A<HMOR»-»MA*KUXlHItWMM.。祯1机»■■作g1-»RwinII.ktttiM(MM|-»MOR

為寮啓景辭洛•¥纟景麽爵驟出辛•¥纟瀚貿名倨WBdD*塲誉MW'别誉第利'玄回酔窃•¥乡駐黄吉歯Mn<o・解骂气鞏•却卷翱若攀T规愈辭魅井/'列寮啊荣鈔回N剎源■那缶"辭律•轶岩*鞏叫翦8翎麻瓯辨聲•£互琳身甘回。舞•潺纟濕冲孥•乌酢身虫回寺群•滞年乌浙例田/田華专衆例再羊回比耗•饌问。群幺•攻蒙互卖风物*力善妙却君•物移•窮貧务田次酉矛瀚實’回判身样例切件功*薯回輕我昭丄華潍附團屯群•互琳;糸回寺群・中老旅侦轲鸟供翱倒辟田家躲S肆址坦•解阐。肆玄•/果堀4,辭再'罕堀市孝巻/果堀4,辭再'罕堀市孝巻•WWll¥WiiM<t»«-|.ltfWWr)»-TBQX|-TBQX|・ ]空・句瓦1L

_TW叫|Dd|•MawYS(«MM)V«l*»fM«-1■?!W〉>!g•AWHl，m，O2Z»»#»»**•*•'»ai»w-*<ww»»#U&!M JWtHWI*-US),«»eI-ldS)-B?*r«YS!UWCB'<W1*•【*<»#谑&2I■«Y4*Bwm，*}稍MmYNimVBMWM。•'-M.H*神时皓Qv•>/«*!»Klhfl*ffaan'：-itj)nu,.h^^^.-!«'l'赤凯県中•察関旗耕寺IV首染我築*'肆切潞冲•皓留身琳・

•执行算术或逻辑运算4.控制器•由复杂的组合逻辑门电路和一些触发器构成，因此又祢组合逻辑控制器•适用于RISC•硬布线控制单元•输入信号•经指令译码器译码产生的指令信息•时序系统产生的机器周期信号和节拍信号•来自执行单元的反馈信息即标志•系统总线（控制总线）的控制信号•时序系统•时钟周期•机器周期•指令周期•微操作命令分析•控制方式•同步控制方式•整个系统使用一个统一的时钟•通常以最长的微操作序列和最繁琐的微操作作为标准•控制电路简单，运行速度慢•异步控制方式•各部件按自身固有速度工作，通过应答方式联络•运行速度块，控制电路复杂•联合控制方式•以上两种折中•设计步骤•列出微操作命令的操作时间表•进行微操作信号综合•画出微操作命令的逻辑图•微程序控制器•设计思想将每条机器指令编写成一个微程序，每条微程序包含若干微指令，每条微指令对应一个或多个微操作命令•表语•徹命令与微操作微命令是微操作的控制信号，微操作是微命令的执行过程•微操作•计算机中最基本、不可再分解的操作•相容性可以同时产生、共同完成某一些操作的微命令•互斥性不允许同时出现的微命令•微指令与微周期•微指令是若干微命令的集合•微指令至少包括两大部分信息•操作控制字段微操作码，用于产生操作控制信号•顺序控制字段微地址码，用于控制产生下一条要执行的微指令地址•主存储器与控制存储器CM•控制存储器用于存放微程序，ROM•程序与微程序•程序是指令的集合，微程序是微指令的集合•微程序实际上是机器指令的实时解释器，对程序员透明•地址寄存器CMAR与微地址寄存器CMAR或卩PC•指令寄存器IR与微指令寄存器CMDR或卩IR•组成•控制存储器CMcontrolmemory•徹指令寄存嚣CMDR•微指令地址形成部件•微地址寄存器CMAR•工作过程•执行取微指令公共操作•将机器指令的操作码字段通过微指令地址形成部件产生该机器指令的所对应的微程序的入口地址，并送入CMAR•从CM中逐条取出并执行•执行完对应与一条机器指令的一个微程序后，取下一条机器指令继续执行•微指令的编妈方式•又称微指令的控制方式•直接编码丄一判「丄| 「IIIIIIJ_I丨I下顺■ •魂作技制— ・丨•一位表示一个微命令•优点：简单、直观，执行速度快，操作并行性好•缺点：微指令字长过长，n个微命令就要求微指令的操作字段有n位,造成控制存储器容量极大•字段直接编码方式控制信号ItIII…1tt•t

I译码II译码II译码I操作控制操作控制•微指令的微操作码字段分为若干小段，每个字段独立编码，每种编码代表一个微命令•微操作码字段分段原则•互斥性微操作分在同一段，相容性微操作分在不同段•每个小段中包含的信息位不能太多，否则将增加译码线路的复杂性和译码时间•一般每个小段要留出一个状态表示本字段不发出任何微操作，一般为全0•字段间接编码方式•一些字段的某些徹操作需要由另一个字段中的某些微操作解释•可进一步缩短微指令字长，但削弱了微指令的并行控制能力，常作为字段直接编码方式的一种辅助手段•微指令的地址形成方式•断定方式直接由微指令的下地址字段指出•下地址字段位数由微指令个数决定•根据机器指令的操作码形成•增量计数器CMAR每取一条匂动+1,适用于微指令地址连续的情况•跳转微指令•通过测试网络徹指令地址I非■试地址hI渕试地址I-.ME牛3 ~\测试渾[口-[[*"CMDR| |H|L-|~操作控制一| 順序控制 1•硬件直接产生电源加电后，第一条微指令的地址可由专门的硬件电路产生，也可由外部直接向CMAR输入微指令的地址，这个地址即为取值周期微程序的入口地址•微指令的格式•水平型微指令•从编码方式看，直接编码、字段直接编码、字段间接编码和混合编码都属于水平型•一条水平型指令定义并执行几种并行的基本操作•优点：微程序短，执行速度快•缺点：微指令长，编写微程序较麻烦•垂直型微指令•-条垂直型微指令只能定义并执行-种基本操作•优点：微指令短、简单、规整，便于编写微程序•缺点：微程序长，执行速度慢，工作效率低•混合型微指令•在垂直型的基础上加一些不太复杂的并行操作•水平型与垂直型的对比4）水平82徹指令和星直型微指令的比0如下,水平型微指令并行操作能力强、效率髙、灵活性强：垂直型嫩指令礴较差.水平型徹指令执行一条指令的时间蝮IfiH中徹指今抜行的时阊长.由水平型*指令解#指令的微程序.貝有微指兮字校长但權程序短的帝点I微指令则与之相反.其微指令字較短而微程序长.©水平中橄指令用户是以掌握.而垂貢型徹指令与指令比较相似.梱对容岛掌握・•微程序控制单元的设计步骤•写出对应机器指令的微操作命令及节拍安排•确定微指令格式•编写微指令码点•动态微程序设计微程序可根据用户要求动态改变，使用可擦除可编程只读存储器（EPROM）•毫微程序设计•硬布线和微程序控制器比较类别时比方藉、7微程序控制器曜布线揑制器工作取畀俶操件控制偽q以微粗序的形式“故在拍紀存储器中，执汀指令时读出即可微找作电拓根揖当沛的指令码、状杰和畸序.即时产生执行速度怏規整性岐规整不厦整应用场台CtSCCPURISCCPU柘扩充性蜻扩充修改困雄•指令流水线•并行性•时间上的并行技术同一时间段执行多个任务•空间上的并行技术在一个处理机内设置多个执行相同任务的功能部件，并让这些功能部件并行工作。这种处理机称为超标量处理机•定义•取指IF•译码/读寄存器ID•执行/计算地址EX•访存MEM•写回WB•设计原则•指令流水段个数以最复杂指令所用功能段个数为准•流水段的长度以最复杂的操作所花时间为准•为了利于实现流水线，指令集应具有特征•指令长度尽量一致•指令格式尽量规整•采用Load/Store指令•“对齐”存放•分类•按流水线使用级别•部件功能级流水•处理机级流水•处理机间流水•按流水线可以完成的功能•单功能流水•多功能流水•按同一时间内各段之间的连接方式•静态流水线•动态流水线•按各个功能段之间是否有反馈信号•线性流水线•非线性流水线•表示方法--时空图图5.17—个5段指令流水线时空图•基本实现•数据通路•流水寄存器（锁存器）锁存前段处理加工完成的数据和控制信号，为下一段的功能部件提供数据输入•控制信号•执行过程•冒险与处理•结构冒险（资源冲突）•原因•由于多条指令在同一时刻争用同一资源•解决措施•前一指令访存时，使后一条相关指令（以及其后续指令）暂停一个时钟周期•单独设置数据存储器和指令存储器，使取教和取指在不同寄存器中进行•数据冒险•原因•下一条指令会用到当前指令计算出的结果•分类•写后读RAW•按序执行的流水线只会出现写后读数据相关•读后写WAR•写后写WAW•解决措施•硬件阻塞stall和软件插入nop•设置相关专用通路(数据旁路技术)直接把前一指令执行阶段的结果传入下条括令译码阶段的锁存器中•编译优化在不改变结果的前提下改变指令执行顺序•控制冒险•原因•条件跳转等控制语句改变PC值，造成流水线断流•解决措施•分支预测•预取转移成功和不成功两个控制流上的目林指令•加快和提前形成条件码•提高转移方向的猜准率•性能指标•吞吐率•任务量与所用时间的比值•加速比•串行和使用流水线所用时间的比值\frac{kn){k+n-1)•高级流水线技术•超标量流水线技术

•超长指令字技术•超流水线技术•多处理器•SISDSIMDMIMD•单指令流单数据流结构SISD•采用多模块交叉方式组织存储器•单指令流多数据流结构SIMD•数据级并行技术•多指令流单数据流结构M1SD•多指令流多数据流结构MIMD•线程及线程以上级并行•按照每个计算机结点是否具有独立存储空间分为•多计算机系统（消息传递MIMD）•多处理器系统（共享存储多处理器SMP）•硬件多线程硬件多线程(SMT)ItX9MMKKttOWIWI只■ gTklMMJUwramtM・.MJUMAS•ton.时钟 CPUxwn程a的指令j、riHHCPU吸射煥抻A的捕为・Zj+3.i«wnwAM*^j.j*iHI发JJlCuchcmasHI发射絞程H的k*li+2絞程Mitt,UAWMWBi*2tWnWAM»>j*2.P3i+3的指。\xi泠3ftMMB的播*2、k*324发射ttffiBfi«B4k*2.好3（•）MM度多馄*V示例（b）|fi机度多蚀程示例时*CPUi发9m«A的指句•j・i, i»的is。、k*iHI«««WA的折令j・2.mWB的指0k・2.tRWC的IR，nH2发射线程A的指令j,3,线程C的指令m”•细粒度多线程•每个时钟周期切换线程•粗粒度多线程•当线程出现较大开销时切换线程•同时多线程以上两种的变体，指令级并行的同时，实现线罹级并行，即，在同一个时钟周期内，发射多个不同线程中的多条指令执行•超线程（同时多线程SMT）一个单处理器或单个核中设置了两套线程状态部件，共享高速缓存和功能部件•一体两面•不共享cache的双核处理器

CacheCache内存共享内存多处理器SMP•CacheCache内存共享内存多处理器SMP•具有共享的单一物理地址空间的多处理器•根据访问时冋是否有差异分类早期的计算机•内存控CPU.访存操作需要蜕H北桥&片（集成了内存校MS.并与内存相连〉.CPU通过计场忌統和北桥芯片相连，这就是访问（UMA）构«.««CPUnftft升由提高主頻转印•加CPU数量（多核、多CPU）.ttSEtt多的CPU对的9用使为了消除UMA架枸的鶏强，非統一祥偉訪何（NUMA）WKttt生.内畀控制屈檢集成到CPU内■.每个CPU都有独立的内存桎制B.每个CPU都独立连接«-«分内存.CPU宜连的这部分内存被称为本地内存.CPU之间通过QPI忌ttffiiS.CPU可以it过QP1&9t访问其他CPU的话程内存.与UMA架构不同的是.«NUMA架构下，内存的访何出现了本ItfQisH的区别，访内存明显要快于访问远反内存•♦统一存储访问UMA•非统一存储访问NUMA•本地内存•远程内存六.总线1.概述六.总线1.概述•定义概述•定义一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路•特点•分时和共享•设备•主设备获取总线控制权的设备•从设备被主设备访问的设备•特性•机械特性尺寸、形状•电气特性传输方向和有效电平范围•功能特性每根传输线的功能•时冋特性信号和时序的关系分类•按功能划分•片内总线CPU芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线•系统总线计算机系统内各功能部件（CPU、主存、I/O接口）之间相互连接的总线•I/O总线主要用于连接中低速I/O设备•通信总线（外部总线）计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间传送信息的总线•按传输信息内容划分•数据总线•地址总线•控制总线•按时序控制方式划分•同步总线•异步总线•按数据传输格式划分•并行总线•串行总线结构•单总线结构

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XI设备11...设备n注：单总线井中是指只有一根信号线，按仏诋信貝的不冋，，j以细分为址妣总銭、故据总钱和控制&浅.-结朴CPU.主存、DO设备，通过I/O接口）套连接在Tfl总线k.允许1/0设备n注：单总线井中是指只有一根信号线，按仏诋信貝的不冋，，j以细分为址妣总銭、故据总钱和控制&浅.•优点：-簞.成本低，导于接入新的迁备.-缺点，带賣低.◎个部。只能争用》•的以傩，"不支持并发传送W.•双总线结构双总线结构有的条总税，-条是主存总线.用于CPU、生存和通道之回进汀数据另糸.1/0仪经弔于若个外部设备、通道之间道行敦括传送，H较H的l/Oftflr从单骅上分亀出来. 。 r«.篙费塩加通道等硬件汶答・•三总线姑构•姑构； '计算:机系统名部件之何采用3条;们I往S的金线来构成信息通辎.这3条怠线分•主称总线.l/O^flifl接内行i.JDMA,色线•优点：！北％「1/0.0侪的性絶.便箕更快地响应•令，提壽泵，吞吐量.•缺点，fiWr.fl效率较低.性能指标•总线传输周期一次总线操作所需的时间，包括申请阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段•总线时钟周期机器的时钟周期•总线工作频率机器的时钟频率，即时钟周期的倒数•总线宽度又称总线位宽，是总线上同时能够传输的数据位数，通常指数据总线的根数

•总线带宽总线的最大数据传输率，即单位时间内总线上最多可传输数据的位数;总线带宽=总线宽度X总线工作频率•总线复用•信号线数地址总线、数据总线和控制总线3种总线数的总和总线仲裁•集中仲裁方式•链式查询集中仲兌方式工作呻I.I.!!，，个 孔仲**的优赤専个1 用0的a«A*RMiunt»«r离Kita«A*RMiunt»«r离Kit冷•卷帽的®ft.K•IXIV河旭.KA：釐KG♦力心t所• £文尤次怦WU・■充。格u，，可*忤电跡丁食—B.HHtttA-%«anfjiwn44ttiiicrw.•计数器查询Ife中仲裁方式蝕诱京宙号，«■xmp佩吋・Ife中仲裁方式蝕诱京宙号，«■xmp佩吋・n<hi•-it"次各地址VWNitten.址一»M.点@各俠ff»总税片MK.4.中止卄改器的HaAeti.BW9/S：、.・於法〃；|，临住：7.所叫鮭式會會今式EL，： 它®HUB一lUWUMtt.<u.iitawM-iuatttfttt*<u.iitawM-iuatttfttt*--<rJKi.设，的KUSSKmrFIBH.MtitftWut—件疗.歼（ft.ftMQlttW”數矗脩机nil可u山—没■MA*I«iDTI»«a«»£iocMiV2»ttiwrtr枝纖《Rt比■式奋臼m珅宣豪•独立请求集中仲裁方式m优咒次庠决定jftitK<*anrj«w.•iR叫.集中仲裁方式m优咒次庠决定jftitK<*anrj«w.•iR叫.^atttnKftscttrafitttt.径&自的aonHrM■怖叭.优州t.«wm«.aa/c»««»不丛&设务胃件溝或者査询.2. 先&序HKMlfl^ilflt.•AiIKU'-i?jBsn.用十位簿认御，。反Hi!料堡的正任—ff.2.AttmfFMffMViDK*•小结\tttt方式对比项嘗、\饕式査询计数器定时査询独立谴求控制蟆致3怠线请求：】也找允许：1总銭忙，1Flogznl+2总线请求：1总焼允许：riog2nl总art12n♦:莒线请求：n也浅允许：n忌级忙，1优点优先级同定結构简单.扩充容時优先级较灵活响应速度快优先饮灵活缺点对电路故障敏感优先级不灵活控制絞较多控制相时项杂控制线多控利顶杂•分布仲裁方式轴点，不需要中央卻緞器.M个根块裕“自己的忡縱混和伸MT.&个的*H«0发送鉀共享的仲緘尊嫩上，从件残以线kWfl的件检己的忡找号垠。比W,丁米仲俄总线上的号优充级岛，MEfflfittifi未不F响它•ffffltfi它的停綻号；■后，茹胖老的V9保ftl住仲财埃上・总线事务•细分•请求阶段•仲裁阶段•寻址阶段•传输阶段•释放阶段•传输阶段一般只能传输一个字长的数据•突发（猝发）能够进行连续成组数据的传送，在寻址阶段发送的是连续数据单元的首地址，在传输阶段传送多个连续单元的数据，每个时钟周期可以传送一个字长的信息定时•同步定时方式

系统采用一个统一的时钟信号来协调主从设备•优点：传送速度快，具有与较高的传输速率；总线控制逻辑简单•缺点：主从设备属于强制性同步；不能及时进行数据通信的有效性检验，可靠性较差•适合总线长度较短及总线所接部件的存取时间比较搓近的系统•异步定时方式•优点：总线周期可变，能保证两个工作速度相差很大的部件或设备之间可靠地进行信息交换，自动适应时间的配合•缺点：实现复杂，速度较慢•根据“请求'‘和“回答"信号的撤销是否互锁界步定时方式MB_Xl_•不互锁方式•半互锁方式•全互锁方式MB_Xl_•不互锁方式•半互锁方式•全互锁方式而故il冬在桜到C!号后.及出-BW仁弓.并捋过aww. 双力林在互Ml关成•2>fAMU. Vi”is.-«*"uu.千义改备任接到(2号后.发出-a»-eq.(H不必导估祛!cr设备的-amt话ibea段可何后n动Mn-mwm«•}.fftfl勺径於■.■方式"F敬备找出-»*- 亿策H从设备-MWn.才《HAua*«m-ra»-ia*j.Eietiffffirfi*•■求-伯？己!■wti.-ms*u»tw/jffft'nr•&•半同步通信半同步通信同步小用系统I,，「发信号E用系统 判断、识别异步允许不同速次的模块和凿I:作半同步通信：统一时钟的基础I-.,增加一个WAIT半同步通信：统一时钟的基础I-.,增加一个WAIT壊址'夜读.令WAIT»«•分离式通信分离式通值上述渺通信的共同点•个慈絞传怜剧购（以输入敬据为例）•主模块发地址、命令•从模块准备也据-从模块向I恢焕发也农分离式通信的一个忌絞传输周期特点，块均有权屮询占用@性采用同步方式通信.不将村方同答各模块准备数据时，不占用总煥总特点，块均有权屮询占用@性采用同步方式通信.不将村方同答各模块准备数据时，不占用总煥总谜利用子周期2g块申"用E，将各神信息送至力技1七.输入/输出系统基本概念•输入/输出以主机为中心，将信息从外部设备传送到助记称为输入，反之称为输出•外部设备包括输入/输出设备及通过输入/输出接口才能访问的外存储设备•输入设备•输出设备•外存设备如：硬磁盘、光盘I/O软件包括驱动程序、用户程序、管理程序、升级补丁等。通常采用I/O指令和通道指令实现CPU与I/O设备的信息交换I/O硬件包括外部设备、设备控制器和接口、I/O总线等。通过设备控制器来控制I/O设备的具体动作；通过I/O接口与主机（总线）相连外部设备•输入设备•鼠标•键盘•输出设备•显示器•主要参数•屏幕大小•分辨率•灰度级•刷新•刷新频率•显示存储器（VRAM）VRAM容量=分辨率x灰度级位数VRAM带宽=分辨率x灰度级位数x帧频•打印机•按工作方式分类•针式打印机•喷墨式打印机•激光打印机•按打字原理分类•击打式打印机•非击打式打印机•外部存储器（辅存）•磁表面存储器•固态硬盘•光盘存储器3.1/0接口

又称I/O控制器、设备控制器，负责协调主机与外部设备之间的数据传输•功能•进行地址译码和设备选择•实现主机和外设的通信联络控制I/O操作的控制与定时•实现数据缓冲•信号格式的转换•传送控制命令和状态信息反映I/O设备工作状态：错误或状态监测•基本结构I/O又称I/O控制器、设备控制器，负责协调主机与外部设备之间的数据传输•功能•进行地址译码和设备选择•实现主机和外设的通信联络控制I/O操作的控制与定时•实现数据缓冲•信号格式的转换•传送控制命令和状态信息反映I/O设备工作状态：错误或状态监测•基本结构I/O接口RMin.wrwir.aaoti偌"・炙nr優与内。.cpvm1做站的仕。EM5。内g宀長绶•佳ina«碧侦相什的rt»?I/O按口的工作i?