計(jì)算機(jī)組講義

1、海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，：外泄計(jì)算機(jī)組專題一 計(jì)算概論內(nèi)容詳解 一、微機(jī)硬件技術(shù)的發(fā)展（一）計(jì)算機(jī)的發(fā)展階段（二）計(jì)算機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)1. 巨型化2. 微型化3. 智能化4. 網(wǎng)絡(luò)化（三）計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)1. 運(yùn)算速度快2. 計(jì)算機(jī)精度高3. 邏輯運(yùn)算能力強(qiáng)4.容量大5. 自動(dòng)化程度高6. 性價(jià)比高（四）計(jì)算機(jī)的分類1.按工作原理的劃分模擬式計(jì)算機(jī)數(shù)字式計(jì)算機(jī)數(shù)字模擬混合式計(jì)算機(jī)2.按用途的劃分通用計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)3.按性能的劃分（國(guó)際上的分類標(biāo)準(zhǔn)）需要可（同號(hào)）：64462131第一代1946-1957 年電子管計(jì)算機(jī)第二代1958-1964 年晶體管計(jì)算機(jī)第三代1965-中小規(guī)模集成電

2、路計(jì)算機(jī)第四代1972-至今大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄巨型機(jī)大型機(jī)/中型機(jī)/小型機(jī)微型機(jī)（五）計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域1. 科學(xué)計(jì)算利用計(jì)算機(jī)來(lái)完成科學(xué)研究和工程技術(shù)中提出的數(shù)學(xué)問題的計(jì)算。2. 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理是對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、分類、統(tǒng)計(jì)、利用、等一系列活動(dòng)的統(tǒng)稱。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的計(jì)算機(jī)主要用于數(shù)據(jù)處理。3. 計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）4. 過(guò)程計(jì)算機(jī)過(guò)程5.人工智能已在機(jī)械、冶金、紡織、水電、航天等部門得到廣泛的應(yīng)用。人工智能是計(jì)

3、算機(jī)模擬人類的智能活動(dòng)。例如，模擬高水平醫(yī)學(xué)進(jìn)行疾病診療的專，具有一定思維能力的智能6.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合人等等。了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。7.多技術(shù)最初的計(jì)算機(jī)只能處理文字，但是在 20 世紀(jì) 80 年代，由于新技術(shù)的運(yùn)用，計(jì)算機(jī)可以處理文字、圖像、動(dòng)畫、聲音等各種數(shù)據(jù)，這種技術(shù)被稱為“多8.電子商務(wù)技術(shù)”。電子商務(wù)通常是指在全球各地廣泛的商業(yè)貿(mào)易活動(dòng)中，在因特網(wǎng)開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，基于瀏覽器/服務(wù)器應(yīng)用方式不見面地進(jìn)行各種商貿(mào)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的網(wǎng)上購(gòu)物、商戶之間的網(wǎng)上和電子支付以及各種商務(wù)活動(dòng)、活動(dòng)、金融活動(dòng)和相關(guān)的綜合服務(wù)活動(dòng)的一種新型的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。電子商務(wù)分為：ABC、B2B、B2

4、C、C2C、B2M、M2C、B2A（即 B2G）、C2A（即 C2G）、O2O 等。二、微型計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)一個(gè)微型計(jì)算包括硬件和軟件兩大部分。硬件是由各種電介質(zhì)、磁介質(zhì)及機(jī)械的器件組成的物理實(shí)體，包括運(yùn)算器、器、器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備等五基本類需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄別。軟件則是有關(guān)文檔的總稱，包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。微型計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)是由主（一）主和外部設(shè)備兩部分組成的。運(yùn)算器微處理器器寄存器I/O 接口主機(jī)只讀器內(nèi)器隨機(jī)器數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)總線地址總線總線1.微處理器使用大規(guī)模電路或超大規(guī)模集成電路技術(shù)，可以將計(jì)算機(jī)的處理器（CPU）

5、制作一個(gè)（有時(shí)是多個(gè)）半導(dǎo)體上，這種半導(dǎo)體集成電路就是微處理器。2.內(nèi)器計(jì)算機(jī)具有超強(qiáng)的記憶能力，是因?yàn)橛?jì)算機(jī)中有器部件。器中的單元。每個(gè)單元都可以存放一個(gè) 8 位二進(jìn)制信息，這樣的單元被稱為一個(gè)字節(jié)。通常，器中的一個(gè)字節(jié)可以存放 0-255 之間的一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)或一個(gè)字符的 ASCII 碼。（1）隨機(jī)隨機(jī)存取器器（RAM）又稱作“隨機(jī)器”，是與 CPU 直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部器，也叫主存（內(nèi)存）。它可以隨時(shí)讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)媒介。（2）只讀器只讀器（ROM）。ROM 所存數(shù)據(jù)，一般是裝入整機(jī)前事先寫好的，整機(jī)工作過(guò)程中只能讀出，而不像隨機(jī)器那樣能

6、快速地、方便地加以改寫。ROM 所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，斷電后所存數(shù)據(jù)也據(jù)。改變；其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，讀出較方便，因而常用于各種固定數(shù)3.輸入/輸出接口需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄要將各種各樣的外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，并能協(xié)調(diào)地工作，就要通過(guò)各種接口來(lái)連接。接口是指不同的系統(tǒng)之間及同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的各部分之間相互交流信息的約定或具體實(shí)現(xiàn)。4.系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線是微中各部件之間傳輸信息的公共通路。信息可以從多個(gè)信息源中的任一信息源通過(guò)總線傳送到多個(gè)信息接收部件中的任一部件?？偩€首先包括一組物理導(dǎo)線，這是信息傳輸?shù)奈锢砻劫|(zhì)。（1） 地址總線地址總線用來(lái)傳送CPU 發(fā)出

7、的地址信息，是單向總線。（2） 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線用來(lái)傳送數(shù)據(jù)信息，是雙向總線。（3）總線總線用來(lái)傳送（二）外設(shè)系統(tǒng)信號(hào)、時(shí)序信號(hào)和狀態(tài)信息等，是雙向總線。微型計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備包括外器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備外部設(shè)備外器輸入設(shè)備輸出設(shè)備硬盤軟盤光盤鍵盤鼠標(biāo)顯示器打印機(jī)1.外外形式器器又稱輔助信息的其他器或者輔存，是計(jì)算中除內(nèi)器外，以計(jì)算機(jī)能接受的，如：硬盤、軟盤、光盤、U 盤等。它們的特點(diǎn)是能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)，量大。而且設(shè)備價(jià)格便宜，（1）軟盤簡(jiǎn)介軟盤是個(gè)人計(jì)算機(jī)中最早使用的可移介質(zhì)。軟盤的讀寫是通過(guò)軟盤驅(qū)動(dòng)器完成的。軟盤驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)能接收可移動(dòng)式軟盤，目前常用的就是容量為 1.44MB 的 3.5 英寸

8、軟盤。軟盤存取速度慢，容量也小，但可裝可卸、攜帶方便。作為一種可移貯存方法，它是用于那些需要被物理移動(dòng)的小文件的理想選擇。需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄特點(diǎn)成本低；重量輕；價(jià)格便宜；攜帶方便；易于保存。原理軟盤是按磁道和扇區(qū)來(lái)信息的。磁道是由外向內(nèi)的一個(gè)個(gè)同心圓，磁道編號(hào)從外向內(nèi)越來(lái)越大；每個(gè)磁分成若干個(gè)區(qū)，扇區(qū)數(shù)由系統(tǒng)的格式化定。每個(gè)扇區(qū)可以若干個(gè)字節(jié)，字節(jié)數(shù)也是由格式化磁道，每道有 18 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)可（2）硬盤簡(jiǎn)介定的。1.44MB 軟盤片有兩面，每面有 80 個(gè)512 個(gè)字節(jié)。硬盤器的介質(zhì)材料是一種由鋁合金材料制成的圓盤，盤的兩面涂有磁

9、性物質(zhì)。微機(jī)上硬盤器均采用技術(shù)制造（故又稱）。需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄特點(diǎn)容量大，相對(duì)于內(nèi)存而言價(jià)格較便宜。原理硬盤作為一種磁表面器，是在非磁性的合金材料表面涂上一層很薄的磁性材料，通過(guò)磁層的磁化來(lái)信息。硬盤主要由磁盤和磁頭及電路組成，信息在磁盤上，磁頭負(fù)責(zé)讀出或?qū)懭搿Ｓ?jì)算機(jī)一開機(jī)，其磁盤就開始高速旋轉(zhuǎn)。磁頭可以采用輕質(zhì)薄膜部件，盤片在高轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的氣生的氣流浮力迫使磁頭離開盤面懸浮在盤片上方，浮力與磁頭座架彈簧的反向彈力使得磁頭保持平衡。這樣的非接觸式磁頭可以有效地減小磨損熱量及阻力。擦產(chǎn)生的當(dāng)硬盤接到一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)指令后磁頭根據(jù)給出的地址，首

10、先按磁道號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行，然后再通過(guò)盤片的轉(zhuǎn)動(dòng)找到具體的扇區(qū)，最后由磁頭指置的信息并傳送到硬盤自帶的Cache 中。（3）光盤簡(jiǎn)介光盤是利用激光原理進(jìn)行讀、寫的設(shè)備，是迅速發(fā)展的一種輔助器，可以存放各種文字、聲音、圖形、圖像和動(dòng)畫等多數(shù)字信息。需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄特點(diǎn)容量大；裝卸方便；經(jīng)久耐用分類CD 光盤、VCD 激光視盤、DVD 數(shù)字多用光盤。（4）U 盤簡(jiǎn)介U 盤，全稱USB 閃存盤，英文名“USB flash disk”。它是一種使用 USB 接口的無(wú)需物，通過(guò) USB 接口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用。U 盤的理驅(qū)動(dòng)器的微型高容量

11、移動(dòng)稱呼最早來(lái)源于科技生產(chǎn)的一種新型設(shè)備，名曰“優(yōu)盤”，使用 USB 接口進(jìn)行連接。U 盤連接到電腦的USB 接口后，U 盤的資料可與電腦交換。特點(diǎn)小巧便于攜帶、工作原理容量大、價(jià)格便宜、性能可靠。計(jì)算機(jī)把二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為復(fù)合二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)（加入分配、核對(duì)、堆棧等指令），讀寫到 USB適配接口，通過(guò)處理信號(hào)分配給 EEPROM的相應(yīng)地址二進(jìn)制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的2.輸入設(shè)備。輸入設(shè)備是計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備之一，是向計(jì)算機(jī)輸送數(shù)據(jù)的設(shè)備。其功能是將計(jì)算機(jī)的需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄程序、文本、圖形、圖像、聲音以及現(xiàn)場(chǎng)的各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)形

12、式并輸送到計(jì)算機(jī)內(nèi)部。常見的輸入設(shè)備有鍵盤和鼠標(biāo)等。（1）鼠標(biāo)簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)的一種輸入設(shè)備，分有線和無(wú)線兩種，也是計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)坐標(biāo)的指示器，因形似老鼠而得名“鼠標(biāo)”（港臺(tái)作滑鼠）。鼠標(biāo)的使用是為了使計(jì)算機(jī)的操作更加簡(jiǎn)便快捷，來(lái)代替鍵盤那繁瑣的指令。分類按接口類型分類：串行鼠標(biāo)、PS/2 鼠標(biāo)、總線鼠標(biāo)、USB 鼠標(biāo)。按工作原理分類：機(jī)械鼠標(biāo)、光機(jī)鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)、光學(xué)鼠標(biāo)。（2）鍵盤簡(jiǎn)介鍵盤是用于操作設(shè)備運(yùn)行的一種指令和數(shù)據(jù)輸入裝置，也指經(jīng)過(guò)系統(tǒng)安排操作一臺(tái)或設(shè)備的一組功能鍵（如打字機(jī)、電腦鍵盤）。鍵盤也是組成鍵盤樂器的一部分，也可以指使用鍵盤的樂器，如鋼琴、數(shù)位鋼琴或電子琴等，鍵盤有助于練習(xí)打字

13、。分類按工作原理劃分：機(jī)械鍵盤薄膜式鍵盤、導(dǎo)電橡膠式鍵盤、無(wú)接點(diǎn)靜電電容鍵盤。按外部形態(tài)劃分：標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和3.輸出設(shè)備工程學(xué)鍵盤。輸出設(shè)備的功能是將計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)信息傳送到外部媒介，并轉(zhuǎn)化成某種人們所認(rèn)識(shí)的表示形式。在微型計(jì)算機(jī)中，最常用的輸出設(shè)備有顯示器和打印機(jī)。（1）顯示器簡(jiǎn)介顯示器（display）通常也被稱為監(jiān)視器。顯示器是屬于電腦的 I/O 設(shè)備，即輸入輸出設(shè) 備。它是一種將一定的電子文件通過(guò)特定的傳輸設(shè)備顯示到屏幕上再反射到人眼的顯示工具。分類CRT：陰極管顯示器。LED：發(fā)光二極管顯示器。LCD：液晶顯示器。 PDP：等離子顯示器。3D：3D 顯示器。性能指標(biāo)分辨率：指屏幕像素的點(diǎn)

14、陣。點(diǎn)距：是屏幕上熒光點(diǎn)之間的距離。需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄刷新頻率：每分鐘內(nèi)屏幕畫面更新的次數(shù)。屏幕：矩形屏幕對(duì)角線的長(zhǎng)度。（2）打印機(jī)簡(jiǎn)介打印機(jī)是計(jì)算機(jī)的輸出設(shè)備之一，用于將計(jì)算機(jī)處理結(jié)果打印在相關(guān)介質(zhì)上。分類按工作原理劃分：擊打式打印機(jī)（針式打印機(jī)）和非擊打式打印機(jī)（激光打印機(jī)和噴墨打印機(jī)）。數(shù)據(jù)傳輸方式劃分：串行打印機(jī)和并行打印機(jī)。性能指標(biāo)打印速度：用字符/秒表示。打印分辨率：用DPI（點(diǎn)每英寸）表示。最大打?。阂话銥?A4 和A3 兩種紙型。三、計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)（一）字長(zhǎng)字長(zhǎng)以二進(jìn)制為，是 CPU 能夠同時(shí)處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，它

15、直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)的計(jì)算精度和運(yùn)算能力。微機(jī)字長(zhǎng)一般都是以 2 的 n 次方為位等。（二）運(yùn)算速度的，如 4 位、8 位、16計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度（平均運(yùn)算速度）是指每秒鐘所能執(zhí)行的指令條數(shù)，一般用百萬(wàn)條指令/秒（MIPS）來(lái)描述。由于微機(jī)執(zhí)行不同類型指令所需時(shí)間是不同的，所以通常用各類指令的平均執(zhí)行時(shí)間和相應(yīng)指令的運(yùn)行比例進(jìn)行綜合計(jì)算，作為衡量微機(jī)運(yùn)行速度的標(biāo)準(zhǔn)。（三）時(shí)鐘頻率主頻時(shí)鐘頻率是指CPU 在時(shí)間（秒）內(nèi)發(fā)出的脈沖數(shù)。通常，時(shí)鐘頻率以兆赫（MHz）和（GHz）為。一般的，時(shí)鐘頻率越高，其運(yùn)算速度就越快。（四）內(nèi)存容量?jī)?nèi)存一般以 KB、MB 或 GB 為。內(nèi)存的容量反映了內(nèi)器數(shù)據(jù)的能力。存

16、儲(chǔ)容量越大，其主機(jī)處理數(shù)據(jù)的范圍就越廣，運(yùn)算速度一般也就越快。（五）對(duì)內(nèi)周期器進(jìn)行一次完整的讀寫操作所需的時(shí)間稱為存取周期，即從發(fā)出一次讀寫命令到能夠發(fā)出下一次讀寫命令所需要的最短時(shí)間。四、微型計(jì)算機(jī)的基本工作過(guò)程計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是由美籍匈牙利科學(xué)家馮·諾依曼于 1946 年提出的。迄今為止所有投入使用的計(jì)算機(jī)·諾依曼提出的結(jié)構(gòu)體系和工作原理來(lái)設(shè)計(jì)制造的，故又統(tǒng)稱為需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄“馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)”（一）馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的兩大特征1. 程序?qū)⑹孪染幒玫某绦虼嫒胗?jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)按照這些程序自

17、動(dòng)運(yùn)行，這是計(jì)算機(jī)自動(dòng)連續(xù)工作的基礎(chǔ)。2. 采用二進(jìn)制采用二進(jìn)制形式所有的信息，是馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的另一個(gè)特征，換句話說(shuō)，計(jì)算機(jī)內(nèi)不管是程序還是待處理的數(shù)據(jù)或是其他信息均為二進(jìn)制編碼形式。（二）馮·諾依曼型計(jì)算機(jī)的工作原理1.程序?qū)⒁獔?zhí)行的2.程序數(shù)據(jù)事先編成二進(jìn)制形式的編碼存入主器中。命令結(jié)果器數(shù)據(jù)命令數(shù)據(jù)結(jié)果運(yùn)算器控制器CPU主機(jī)需要可（同號(hào)）：64462131輸出設(shè)備輸入設(shè)備海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄專題二器與 I/O 設(shè)備考點(diǎn)梳理一、器（一）概述1.器的分類2.器的層次結(jié)構(gòu)（1）性能指標(biāo)速度、容量和每位價(jià)格（簡(jiǎn)稱位價(jià)）。一般來(lái)說(shuō)，速度越價(jià)就越高，

18、而且容量越大，速度就越低。人們追求大容量、高速度、低價(jià)位的器，可惜這是很難達(dá)到的，這就需要系統(tǒng)來(lái)平衡各種器。（2）層次結(jié)構(gòu)實(shí)際上，系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)在緩存-主存和主存-輔存這兩個(gè)-主存層次主要解決 CPU 和主存速度不匹配的問題，主存-輔存層次主要解決層次上。緩存系統(tǒng)的容量問題。現(xiàn)代的計(jì)算系統(tǒng)。（二）主器幾乎都具有這兩個(gè)層次，了緩存、主存、輔存三級(jí)1.主存中主存各單元地址的分配單元的空間位置是由單元地址號(hào)來(lái)表示的，而地址總線是用來(lái)指出單元地址號(hào)的，根據(jù)該地址可讀入或?qū)懭胍粋€(gè)字。不同的字長(zhǎng)也不同，為了滿足字字長(zhǎng)都取 8 的倍數(shù)。通常計(jì)算機(jī)符處理的需要，常用 8 位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字節(jié)，因此系統(tǒng)

19、既可以按字尋址，也可按字節(jié)尋址。2.數(shù)據(jù)在主存中的存放在采用字節(jié)編址的情況下，數(shù)據(jù)在主器中的三種不同存放方法。假設(shè)，字為64 位（8 個(gè)字節(jié)），讀/寫的數(shù)據(jù)有四種不同長(zhǎng)度，它們分別是字節(jié)（8 位）、半字（16 位）、需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄單字（32 位）和雙字（64 位）。請(qǐng)注意：此例中數(shù)據(jù)字長(zhǎng)（32 位）不等于字長(zhǎng)（64 位）?，F(xiàn)有一批數(shù)據(jù)，它們依次為：字節(jié)、半字、雙字、單字、半字、單字、字節(jié)、單字。（1）不浪費(fèi)器的存放方法四種不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)一個(gè)緊接著一個(gè)存放。優(yōu)點(diǎn)是不浪費(fèi)寶貴的主存，但存在的問題是：當(dāng)而且讀寫的一個(gè)雙字、單字或半字比較復(fù)

20、雜。兩個(gè)字時(shí)，器的工作速度降低了一倍，（2）從字的起始位置開始存放方法無(wú)論要存放的是字節(jié)、半字、單字或雙字，都必須從字的起始位置開始存放，而空余部分浪費(fèi)不用。優(yōu)點(diǎn)是：無(wú)論一個(gè)字節(jié)、半字、單字或雙字都可以在一個(gè)存取周期內(nèi)完成，讀寫數(shù)據(jù)的比較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是：浪費(fèi)了寶貴的器。（3）邊界對(duì)數(shù)據(jù)存放方法雙字地址的最末三個(gè)二進(jìn)制位必須為 000，單字地址的最末兩位必須為 00，半字地址的最末一位必須為 0。它能夠保證無(wú)論雙字、單字、半字或字節(jié)，都在一個(gè)存取周期內(nèi)完成，盡管器仍然有浪費(fèi)，但是浪費(fèi)比第種存放方法要。需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄3.主存的技術(shù)指標(biāo)主存

21、的主要技術(shù)指標(biāo)是容量和速度。（1）容量容量是指主存能存放二進(jìn)制代碼的總位數(shù)，即：容量=單元個(gè)數(shù)* 它的容量也可用字節(jié)總數(shù)來(lái)表示，即：字長(zhǎng)容量=單元個(gè)數(shù)*字長(zhǎng)/8容量為 256MB，目前的計(jì)算機(jī)容量大多以字節(jié)數(shù)來(lái)表示，例如，某機(jī)主存的則按字節(jié)尋址的地址線位數(shù)對(duì)應(yīng) 28 位。（2）速度速度是由存取時(shí)間和存取周期來(lái)表示的。存取時(shí)間又稱為器的所需的全部時(shí)間。時(shí)間，是指啟動(dòng)一次器操作（讀或?qū)懀┑酵瓿稍摬僮鞔嫒≈芷谑侵钙鬟M(jìn)行連續(xù)兩次的器操作（如連續(xù)兩次讀操作）所需的最小間隔時(shí)間，通常存取周期大于存取時(shí)間。4.半導(dǎo)體的基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主存都由半導(dǎo)體集成電路，而半導(dǎo)體采用超大規(guī)模集成電路內(nèi)集成具有記憶功能

22、的矩陣、譯碼驅(qū)動(dòng)電路和讀/寫電路等。制造工藝，在一個(gè)譯碼驅(qū)動(dòng)能把地址總線送來(lái)的地址信號(hào)翻譯成對(duì)應(yīng)寫電路的配合下完成對(duì)被選中單元的讀/寫操作。單元的選擇信號(hào)，該信號(hào)在讀/讀/寫電路包括讀出放大器和寫入電路，用來(lái)完成讀/寫操作。通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和（1）地址總線總線與外部連接。地址線是單向輸入，其位數(shù)與（2）數(shù)據(jù)總線容量有關(guān)。數(shù)據(jù)線是雙向的（有的可用成對(duì)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)線分別作為輸入或輸出），其位數(shù)與芯片可讀出或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)位數(shù)有關(guān)，數(shù)據(jù)線的位數(shù)與容量有關(guān)。地址線和數(shù)據(jù)線的位數(shù)共的容量。例如，地址線為 10 根，數(shù)據(jù)線為 4 根，則容量為 210*4=4K；同反映需要可（同號(hào)）：64462131海量的

23、課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄又如地址線為 14 根，數(shù)據(jù)線為 1 根，則其容量為 16K 位（3）總線線主要有讀/寫線與片選線兩種，讀/寫線決定進(jìn)行讀/寫操作，片選線用來(lái)選擇。5.動(dòng)態(tài)RAM 的刷新刷新的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是先將過(guò)程。信息讀出，再由刷新放大器形成原信息并重新寫入的再生由于單元被是隨機(jī)的，有可能某些單元長(zhǎng)期得不到，不進(jìn)行器的讀/寫操作，其單元內(nèi)的原信息將會(huì)慢慢消失。為此，必須采用定時(shí)刷新的方法，它規(guī)定在一定的時(shí)間內(nèi)，對(duì)動(dòng)態(tài) RAM 的全部基本單元電路必作一次刷新，一般取 2ms，這個(gè)時(shí)間稱為刷新周期，又稱再生周期。刷新是一行行進(jìn)行的，必須在刷新周期內(nèi)，由的刷新電路來(lái)完成對(duì)基本電

24、路的逐行刷新，才能保證動(dòng)態(tài) RAM 內(nèi)的信息式刷新：集中刷新、分散刷新和異步刷新。（1）集中刷新丟失。通常有三種方在規(guī)定的一個(gè)刷新周期內(nèi)，對(duì)全部讀/寫操作。（2）分散刷新單元集中一段時(shí)間逐行進(jìn)行刷新，此刻必須停止對(duì)每行單元的刷新分散到每個(gè)存取周期內(nèi)完成。其中，把的存取周期分成兩段，前半段用來(lái)讀/寫或維持信息，后半段用來(lái)刷新。（3）異步刷新前兩種方式的集合，既可縮短“死時(shí)間”，又充分利用最大刷新間隔為 2ms 的特點(diǎn)。6.器與CPU 的連接要組成一個(gè)主存，首先要考慮選片的問題，然后就是如何把連接起來(lái)的問題。根據(jù)器所要求的容量和選定的的容量，就可以計(jì)算出總的數(shù)，即：（1）位擴(kuò)展位擴(kuò)展指只在位數(shù)方向

25、擴(kuò)展（加大字長(zhǎng)），而的字?jǐn)?shù)和器的字?jǐn)?shù)是一致的。位擴(kuò)展的連接方式是將各的地址線、片選線和讀/寫線相應(yīng)地并聯(lián)起來(lái)，而將各的數(shù)據(jù)線單獨(dú)列出。如用 64K×1 的 SRAM組成 64K×8 的器，需要 8 個(gè)。具體連接如下圖所示：需要可（同號(hào)）：64462131容量地址數(shù)據(jù)器64K×816 位8 位64K×116 位1 位海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄當(dāng) CPU器時(shí)，其發(fā)出的地址和信號(hào)同時(shí)傳給 8 個(gè)該，選中每個(gè)的同一單元，其單元的內(nèi)容被同時(shí)讀至數(shù)據(jù)總線的相應(yīng)位，或?qū)?shù)據(jù)總線上的內(nèi)容分別同時(shí)寫入相應(yīng)單元。（2）字?jǐn)U展字?jǐn)U展是指僅在字?jǐn)?shù)方向擴(kuò)展，而位

26、數(shù)不變。字?jǐn)U展將的地址線、數(shù)據(jù)線、讀/寫線并聯(lián)，由片選信號(hào)來(lái)區(qū)分各個(gè)。如用 16K×8 的 SRAM 組成 64K×8 的器，需要 4個(gè)。具體連接如下圖所示：需要可（同號(hào)）：64462131容量地址數(shù)據(jù)器64K×816 位8 位16K×814 位8 位海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄在同一時(shí)間內(nèi)四個(gè)中只能有一個(gè)被選中。四個(gè)的地址分配如下：需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄（3）字和位同時(shí)擴(kuò)展當(dāng)一個(gè)容量較大的器時(shí)，往往需要在字?jǐn)?shù)方向和位數(shù)方向上同時(shí)擴(kuò)展，這將是前兩種擴(kuò)展的組合，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也是很容易的。如用

27、 16K×4 的 SRAM 組成 64K×8 的器，需要 8 個(gè)。需要可（同號(hào)）：64462131容量地址數(shù)據(jù)器64K×816 位8 位16K×414 位4 位海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄（三）高速緩沖1. Cache 概述（1）Cache 提出的背景器（Cache）在多體并行 系統(tǒng)中，由于 I/O 設(shè)備向主存請(qǐng)求的級(jí)別高于 CPU 訪存，這就出現(xiàn)了CPU 等待 I/O 設(shè)備訪存的現(xiàn)象，降低了 CPU 的工作效率。為了避免 CPU 與 I/O 設(shè)備爭(zhēng)搶訪存，在 CPU 和 主存之間加一級(jí)緩存；另一角度看，Cache 的提出也緩解了主存和

28、CPU 之間速度不匹配的問題。（2）Cache 的工作原理任何時(shí)刻一些主存塊處在緩存塊中。CPU 欲讀出主存某字時(shí)，有兩種可能：一種是所需的字已在緩存中，即可直接Cach（e CPU 與Cache 之間通常一次傳送一個(gè)字），這種情況我們稱為“CPUCache 命中”；另一種是所需的字不在 Cache 中，此時(shí)需將該字所在的主存整個(gè)字塊一次調(diào)入 Cache 中（Cache 與主存之間是字塊傳送）。如果主存塊已調(diào)入緩存塊，則稱主存塊與緩存塊建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種情況我們稱為“CPU不命中”。CacheCache 的容量與塊長(zhǎng)是影響 Cache 效率的重要因素，通常用“”來(lái)衡量 Cache 的效率。是

29、指CPU 要的信息已在Cache 內(nèi)的比率。在一個(gè)程序執(zhí)行期間，設(shè) A 為H年 Cache 的總命中次數(shù)，B 為主存的總次數(shù)，則H=A/(A+B)時(shí)間，t 為未命中時(shí)的主存時(shí)間，1-H 表示未時(shí)間 TaTa=T*H+t（1-H）設(shè)T 為命中時(shí)的Cache則 Cache-主存系統(tǒng)的平均，當(dāng)然，以較小的硬件代價(jià)使Cache-主存系統(tǒng)的平均時(shí)間 Ta 越接近于 T 越好。用E 表示效率：E=Ta/T*100%上面我們介紹的是讀操作，而對(duì)于寫操作比較復(fù)雜，因?yàn)閷?duì) Cache 塊內(nèi)寫入的信息，必須與被的主存塊內(nèi)的信息完全一致。當(dāng)程序運(yùn)行過(guò)程中需對(duì)某個(gè)單元進(jìn)行寫操作時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如何使Cache 與主存內(nèi)容保

30、持一致的問題。目前主要采用以下幾種方法：寫直達(dá)法，即寫操作時(shí)數(shù)據(jù)既寫入Cache 又寫入主存。隨時(shí)能保證主存和 Cache 的數(shù)據(jù)始終一致，但增加了訪存次數(shù)；寫，即寫操作時(shí)只把數(shù)據(jù)寫入 Cache 而不寫入主存，但當(dāng) Cache 數(shù)據(jù)被替換出去時(shí)才寫回主存，這樣就會(huì)導(dǎo)致 Cache 中的數(shù)據(jù)會(huì)與主存中的不一致。為了識(shí)別 Cache 中的數(shù)據(jù)是否與主存一致，Cache 中的每一塊要增設(shè)一個(gè)標(biāo)志位，該位有兩個(gè)狀態(tài)：“清”（表示未修改過(guò)，與主存一致）和“濁”（表示修改過(guò)，與主存不一致）。2. Cache 主存地址需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄由主存地址到

31、Cache 地址稱為地址。地址方式有很多，有直接（固定的關(guān)系）、全相聯(lián)（1）直接（靈活性大的關(guān)系）、組相聯(lián)（上述兩種的折中）。每個(gè)主存塊只與一個(gè)緩存塊相對(duì)應(yīng)，關(guān)系式為i=j mod C 或 i=j mod 2C（其中，i 為緩存塊號(hào)，j 為主存塊號(hào)，C 為緩存塊數(shù)）例：緩存有 0-3 號(hào)四塊，主存有 0-15 號(hào)十六塊，則直接應(yīng)關(guān)系如下表方式主存塊和緩存塊的對(duì)這種方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只需利用主存地址的某些位直接，即可確定所需字塊是否在緩存中；缺點(diǎn)是不夠靈活，因每個(gè)主存塊只能固定地對(duì)應(yīng)某個(gè)緩存塊，即使緩存內(nèi)還空著許多位置也不能利用。（2）全相聯(lián)主存中每一字塊到Cache 中的任何一塊位置上。優(yōu)

32、點(diǎn)是靈活，命中率；缺點(diǎn)就是所需的邏輯電路甚多，成本較高。全相聯(lián)率也高，縮小了塊（3）組相聯(lián)組相聯(lián)是對(duì)直接和全相聯(lián)的一種折中。它把 Cache 分為 Q 組，每組有 R塊，則i=j mod Q（i 為緩存的組號(hào)，j 為主存的塊號(hào)）本質(zhì)為分組采用的是直接的理念，而在每個(gè)分組內(nèi)采用的是全相聯(lián)3.替換策略的理念。當(dāng)新的主存塊需要調(diào)入 Cache 并且它的可用空間位置又被占滿時(shí)，需要替換掉 Cache 的數(shù)據(jù)，這就產(chǎn)生了替換策略（算法）問題。常用的替換算法有先進(jìn)先出（First-In-First-Out， FIFO）算法，近期最少使用（Least Recently Used，LRU）算法，隨機(jī)法。（詳見

33、操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度算法）（四）輔助器輔存（外存）的分類在專題一的外設(shè)系統(tǒng)中已經(jīng)詳講，在這我們來(lái)學(xué)習(xí)一下數(shù)據(jù)在層次的表示，而其中關(guān)于定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)中講解。1.數(shù)據(jù)的在專題處理器計(jì)算機(jī)的運(yùn)算方法需要可（同號(hào)）：64462131緩存塊主存塊00，4，8，1211，5，9，1322，6，10，1433，7，11，15海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄（1） 位計(jì)算機(jī)中最小的數(shù)據(jù) 是二進(jìn)制的一個(gè)數(shù)位，簡(jiǎn)稱為位（bit，比特）。計(jì)算機(jī)中最直接、最基本的操作就是對(duì)二進(jìn)制位的操作。一個(gè)二進(jìn)制位可表示兩種狀態(tài)（0 或 1）。兩個(gè)二進(jìn)制位可表示四種狀態(tài)（00，01，10，11）。位數(shù)越多，所表示的狀態(tài)就越

34、多。（2） 字節(jié)為了表示人讀數(shù)據(jù)中的所有字符（字母、數(shù)字以及各種符號(hào)，大約有 256 個(gè)），需要用 7 位或 8 位二進(jìn)制數(shù)。因此，人們選定 8 位為一個(gè)字節(jié)（byte），通常用 B 表示。字節(jié)是計(jì)算機(jī)中用來(lái)表示空間大小的最基本的容量。例如，計(jì)算機(jī)內(nèi)存的容量、磁盤的容量等都是以字節(jié)為表示的。除用字節(jié)為表示容量外，還可以用千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）以及千兆字節(jié)（GB）等表示關(guān)系：1 B = 8 bit1 KB = 210 B =1024 B1 MB = 220 B =1024 KB1 GB = 230 B = 1024 MB1 TB = 240 B = 1024 GB（3）字字是由若干字節(jié)組

35、成（通常取字節(jié)的整數(shù)倍）。字是計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)容量。它們之間存在下列換算和數(shù)據(jù)處理的基本運(yùn)算。字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)性能的重要標(biāo)志，它是一個(gè)計(jì)算機(jī)字所包含的二進(jìn)制位的個(gè)數(shù)。不同檔次的計(jì)算機(jī)有不同的字長(zhǎng)。按字長(zhǎng)可以將計(jì)算機(jī)劃分為 8 位機(jī)（如 Apple、中華學(xué)習(xí)機(jī)）、16 位機(jī)（如 286 機(jī)）、32 位機(jī)（如 386 機(jī)、486 機(jī)）、64 位機(jī)（奔騰系列微機(jī)或巨型機(jī)）。計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)是在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的，它表示、傳送、處理數(shù)據(jù)的信息。“字長(zhǎng)”越長(zhǎng)，在相同時(shí)間內(nèi)能傳送的信息越多，從而使計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度越快；“字長(zhǎng)”越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)有更大的尋址空間，從而使計(jì)算機(jī)的內(nèi)系統(tǒng)支持的指令數(shù)量越多，功能也就越強(qiáng)。2.字符的編碼

36、（1）BCD 碼器容量更大；“字長(zhǎng)”越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)人們習(xí)慣于使用十進(jìn)制數(shù)，而計(jì)算機(jī)內(nèi)部多采用二進(jìn)制數(shù)表示和處理數(shù)值數(shù)據(jù)，因此在計(jì)算機(jī)輸入和輸出數(shù)據(jù)時(shí)，就要進(jìn)行由十進(jìn)制到二進(jìn)制和從二進(jìn)制到十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換處理，這是多數(shù)應(yīng)用環(huán)境的實(shí)際情況。顯然，這項(xiàng)事務(wù)性工作如果由人工來(lái)完成，勢(shì)必造成大量時(shí)間浪費(fèi)。因此，必須采用一種編碼的方法，由計(jì)算機(jī)來(lái)完成這種識(shí)別和轉(zhuǎn)換工作。人們通常采用把十進(jìn)制數(shù)的每一位分別寫成二進(jìn)制數(shù)形式的編碼，稱為二十進(jìn)制編碼或BCD 編碼。BCD 編碼方法很多，通常采用的是 8421 編碼。這種編碼較為自然、簡(jiǎn)單。其方法是需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，：

37、外泄用四位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)，自左至右每一位對(duì)應(yīng)的位權(quán)分別是 8，4，2，1。值得注意的是，四位二進(jìn)制數(shù)有 00001111 十六種狀態(tài)，這里我們只取了 00001001 十種狀態(tài)。而 10101111 六種狀態(tài)在這種編碼中沒有意義。這種編碼的另一特點(diǎn)是書寫方便、直觀、易于識(shí)別。例如十進(jìn)制數(shù) 864，其 BCD 進(jìn)制編碼為（2）ASCII 碼在將用匯編語(yǔ)言或各種高級(jí)語(yǔ)言編寫的程序輸入到計(jì)算機(jī)中時(shí)，人與計(jì)算機(jī)通信所用的語(yǔ)言，已不再是一種純數(shù)學(xué)語(yǔ)言了，而多為符號(hào)式語(yǔ)言。因此，需要對(duì)各種符號(hào)進(jìn)行編碼，以使計(jì)算機(jī)能識(shí)別、傳送和處理。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)上采用七位 ASCII 碼作為機(jī)內(nèi)碼時(shí)，只使用每個(gè)字

38、節(jié)的后七位，最恒為 0。八位 ASCII 碼需用八位二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼。當(dāng)最為 0 時(shí)，稱為基本 ASCII 碼（編碼與七位 ASCII 碼相同），當(dāng)最為 1 時(shí)，形成擴(kuò)充的 ASCII 碼，它表示數(shù)的范圍為 128255，可表示 128 種字符。通常各個(gè)字的代碼。（3）奇偶都把擴(kuò)充的ASCII 碼作為語(yǔ)言文為了校驗(yàn)編碼的正確性，在被傳送的 n 位代碼上增加一位校驗(yàn)位，并使其配置后的 n+1位代碼中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱其為奇校驗(yàn)；若配置后“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則稱其為偶而言，倘若傳送過(guò)程中“1”的個(gè)數(shù)不為奇數(shù)，則表明傳送出錯(cuò)，可見，校驗(yàn)。對(duì)于奇奇具有檢錯(cuò)能力。同理，偶（4）循環(huán)冗余也具有檢錯(cuò)能

39、力。磁表面器由于磁介質(zhì)表面的缺陷、塵埃等，致使出現(xiàn)多個(gè)錯(cuò)誤碼。循環(huán)冗余校驗(yàn)碼可以發(fā)現(xiàn)并糾正信息在或傳送過(guò)程中連續(xù)出現(xiàn)的多位錯(cuò)誤代碼。因此，CRC 校驗(yàn)碼在磁介質(zhì)器和計(jì)算機(jī)之間通信方面得到廣泛應(yīng)用。CRC 碼是基于模 2 運(yùn)算而建立編。碼規(guī)律的3.漢字的編碼（1）國(guó)標(biāo)碼信息交換用漢字編碼字符集·基本集是我國(guó)于 1980 年制定的標(biāo)準(zhǔn)GB231280，代號(hào)為國(guó)標(biāo)碼，是規(guī)定的用于漢字信息交換使用的代碼的依據(jù)。GB231280 中規(guī)定了信息交換用的 6763 個(gè)漢字和 682 個(gè)非漢字圖形符號(hào)（包括幾種外文字母、數(shù)字和符號(hào)）的代碼。一級(jí)漢字一級(jí)漢字按拼音字母順序排列；若遇同音字，則按起筆的筆

40、形順序排列；若起筆相同，則按第二筆的筆形順序排列，依此類推。需要可（同號(hào)）：64462131864100001100100海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄?jié)h字漢字按偏旁部首順序排列。（2）機(jī)內(nèi)碼漢字的機(jī)內(nèi)碼是供計(jì)算內(nèi)部進(jìn)行、處理、傳輸統(tǒng)一使用的代碼，又稱為漢字內(nèi)部碼或漢字內(nèi)碼。不同的系統(tǒng)使用的漢字機(jī)內(nèi)碼有可能不同。目前使用最廣泛的一種為兩個(gè)字節(jié)的機(jī)內(nèi)碼，俗稱變形的國(guó)標(biāo)碼。這種格式的機(jī)內(nèi)碼是將國(guó)標(biāo) GB2312-80 交換碼的兩個(gè)字節(jié)的最分別置為 1 而得到的。其最大優(yōu)點(diǎn)是機(jī)內(nèi)碼表示簡(jiǎn)單，且與交換碼之間有明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)也解決了中西文機(jī)內(nèi)碼存在的二義性的問題。例如“中”的國(guó)標(biāo)碼為

41、十六進(jìn)制 5650（0101011001010000），其對(duì)應(yīng)的機(jī)內(nèi)碼為十六進(jìn)制 D6D0（11010110 11010000），同樣，“國(guó)”字的國(guó)標(biāo)碼為 397A，其對(duì)應(yīng)的機(jī)內(nèi)碼為B9FA。（3）輸入碼漢字輸入碼是漢字通過(guò)鍵盤輸入計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)的代碼。漢字輸入編碼方案很多，其表示形式大多用字母、數(shù)字或符號(hào)。輸入碼的長(zhǎng)度也不同，多數(shù)為四個(gè)字節(jié)。綜合起來(lái)可分為流水碼、拼音類輸入法、拼形類輸入法和音形結(jié)合類輸入法幾大類。（4）字形碼漢字字形碼是漢字字庫(kù)中的漢字字形的數(shù)字化信息，用于漢字的顯示和打印。目前漢字字形的產(chǎn)生方式大多是數(shù)字式，即以點(diǎn)陣方式形成漢字。因此，漢字字形碼主要是指漢字字形點(diǎn)陣的代碼。

42、漢字字形點(diǎn)陣有 16×16 點(diǎn)陣、24×24 點(diǎn)陣、32×32 點(diǎn)陣、64×64 點(diǎn)陣、96×96 點(diǎn)陣、128×128 點(diǎn)陣、256×256 點(diǎn)陣等。二、輸入輸出系統(tǒng)（一）主機(jī)與外設(shè)的連接1.輸入輸出接口主機(jī)和外設(shè)的連接方式有輻射型連接、總線型連接等。輸入/輸出接口（I/O 接口）是主機(jī)和外設(shè)之間的交接界面，通過(guò)接口可以實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)之間的信息交換。主機(jī)和外設(shè)各自具有的工作特點(diǎn)，它們?cè)谛畔⑿问胶凸ぷ魉俣壬暇哂泻艽蟮牟町?，接口正是為了解決這些差異而設(shè)置的。2.接口的功能和基本組成（1）接口的功能實(shí)現(xiàn)主機(jī)和外設(shè)的通信聯(lián)絡(luò)接口中

43、的同步電路用來(lái)解決主機(jī)與外設(shè)的時(shí)間配合問題。進(jìn)行地址譯碼和設(shè)備選擇當(dāng) CPU 送來(lái)選擇外設(shè)的地址碼后，接口必須對(duì)地址進(jìn)行譯碼以產(chǎn)生設(shè)備選擇信息，使主機(jī)能和指定外設(shè)交換信息。需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖在接口電路中，一般設(shè)置有一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器，用于數(shù)據(jù)的暫存，以避免因速度不一致而丟失數(shù)據(jù)。在傳送過(guò)程中，先將數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)緩沖寄存器中，然后再送到輸出設(shè)備或主機(jī)中去。數(shù)據(jù)格式的變換在輸入或輸出操作過(guò)程中，為了滿足主機(jī)或外設(shè)的各自要求，接口電路中必須具有完成各類數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)換的功能。傳遞命令和狀態(tài)信息當(dāng) CPU 要啟動(dòng)某一外設(shè)時(shí)，通過(guò)接口

44、中的命令寄存器向外設(shè)發(fā)出啟動(dòng)命令；當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備就緒時(shí)，則有狀態(tài)信息送回接口中的狀態(tài)寄存器，為 CPU 提供反饋信息，告訴 CPU， I/O 設(shè)備已經(jīng)具備和 CPU 交換數(shù)據(jù)的條件。當(dāng)外設(shè)向 CPU 提出中斷請(qǐng)求和 DMA 請(qǐng)求時(shí)， CPU 也有相應(yīng)的響應(yīng)信號(hào)反饋給外設(shè)。（2）接口的基本組成接口中要分別傳送數(shù)據(jù)信息、信息和狀態(tài)信息，數(shù)據(jù)信息、信息和狀態(tài)信息都通過(guò)數(shù)據(jù)總線來(lái)傳送。大多數(shù)計(jì)算機(jī)都把 I/O 設(shè)備的狀態(tài)信息視為輸入數(shù)據(jù)，而把信息看成輸出數(shù)據(jù)，并在接口中分設(shè)各自相應(yīng)的寄存器，賦以不同的端口地址，各種信息分時(shí)地使用數(shù)據(jù)總線傳送到各自的寄存器中。接口與端口是兩個(gè)不同的概念。端口是指接口電路中可

45、以進(jìn)行讀/寫的寄存器，若干個(gè)端口加上相應(yīng)的邏輯電路才組成接口。通常，一個(gè)接口中包含有數(shù)據(jù)端口、端口和狀態(tài)端口。存放數(shù)據(jù)信息的寄存器稱為數(shù)據(jù)端口，存放命令的端口稱為命令端口，存放狀態(tài)信息的寄存器稱為狀態(tài)端口。CPU通過(guò)輸入指令可以從有關(guān)端口中讀出信息，通過(guò)輸出指令可以把信息寫入有關(guān)端口。對(duì)狀態(tài)端口只進(jìn)行輸入操作，將設(shè)備狀態(tài)標(biāo)志送到CPU 中去；對(duì)命令端口只進(jìn)行輸出操作，CPU將向外設(shè)各種命令。因此，在有的接口電路中狀態(tài)信息和信息共用一個(gè)寄存器，稱之為設(shè)備的狀態(tài)寄存器。3.外設(shè)的識(shí)別與端口尋址外設(shè)識(shí)別是通過(guò)地址總線和接口電路中的外設(shè)識(shí)別電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，I/O 端口地址就是主機(jī)與外設(shè)直接通信的地址，C

46、PU 可以通過(guò)端口I/O 端口編址方式有兩種：一種是 I/O命令、狀態(tài)和傳送數(shù)據(jù)。方式，即把 I/O 端口地址與主存單元地址分別進(jìn)行的編址。主存地址空間和 I/O 端口地址空間是相對(duì)的，分別單獨(dú)編址，在指令系統(tǒng)中必須設(shè)置專門的 I/O 指令；另一種是器方式，即把端口地址與主存單元地址統(tǒng)一編址。I/O 端口地址和主存單元的地址是統(tǒng)一編址的，把 I/O 接口中的端口作為主存單元一樣進(jìn)行，不設(shè)置專門的 I/O 指令。4.輸入/輸出信息傳送方式需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄主機(jī)和外設(shè)之間的信息傳送方式，經(jīng)歷了由低級(jí)到高級(jí)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由集中管理到各部件分

47、散管理的發(fā)展過(guò)程，按其發(fā)展的先后次序和主機(jī)與外設(shè)并行工作的程度，可以分為四種。（1） 程序方式程序方式是一種程序直接方式，這是主機(jī)與外設(shè)間進(jìn)行信息交換的最簡(jiǎn)單方式，輸入和輸出完全是通過(guò)CPU 執(zhí)行完成的。這種方式簡(jiǎn)單，但外設(shè)和主機(jī)不能同時(shí)工作，各外設(shè)之間也不能同時(shí)工作，系統(tǒng)效率很低，因此，僅適用于外設(shè)的數(shù)目不多，對(duì) I/O 處理的實(shí)時(shí)要求不那么高，CPU 的操作任務(wù)比較單一，并不很忙的情況。（2）斷方式外設(shè)在作好輸入/輸出準(zhǔn)備時(shí)，向主機(jī)發(fā)中斷請(qǐng)求，主機(jī)接到請(qǐng)求后就暫時(shí)中止原來(lái)執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序?qū)ν獠空?qǐng)求進(jìn)行處理，在中斷處理完畢后返回原來(lái)的程序繼續(xù)執(zhí)行。斷不僅主機(jī)和外設(shè)同時(shí)并行工作

48、，并且一臺(tái)主機(jī)管理多臺(tái)外設(shè)。但是完成一次斷需要許多輔助操作，可能使 CPU 應(yīng)接不暇；對(duì)于一些高速外設(shè)，可能會(huì)造成信息丟失，因此，它主要適用于中、低速外設(shè)。（3）直接器存?。―MA）方式DMA 方式是在主器和外部設(shè)備之間開辟直接的數(shù)據(jù)通路，可以進(jìn)行基本上不需要CPU 介入的主存和外設(shè)之間的信息傳送，這樣不僅能保證 CPU 的高效率，而且能滿足高速外設(shè)的需要。DMA 方式只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)傳送操作，在數(shù)據(jù)塊傳送的起始和結(jié)束時(shí)還需 CPU 及中斷系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理和后處理。（4）I/O 通道方式通道是一個(gè)具有特殊功能的處理器，它能地執(zhí)行通道程序，產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一管理和外設(shè)與主存之間的數(shù)

49、據(jù)傳送。但它不是一個(gè)完全的處理機(jī)，它要在CPU 的 I/O 指令指揮下才能啟動(dòng)、停止或改變工作狀態(tài)，是從屬于CPU 的一個(gè)理器。一個(gè)通道執(zhí)行輸入/輸出過(guò)程全部由通道按照通道程序自行處理，不論交換信息多少，只打擾 CPU 兩次（啟動(dòng)和停止時(shí)）。處（二）中斷系統(tǒng)和1.中斷的基本概念（1）中斷的提出斷方式程序在方式存在著下列明顯的缺點(diǎn)：過(guò)程中，CPU 長(zhǎng)期處于踏步等待狀態(tài)，使系統(tǒng)效率大大降低CPU 在一段時(shí)間內(nèi)只能和一臺(tái)外設(shè)交換信息，其它設(shè)備不能同時(shí)工作需要可（同號(hào)）：64462131海量的課程、資料，就來(lái)“高端課網(wǎng)”，： 外泄不能發(fā)現(xiàn)和處理預(yù)先無(wú)法估計(jì)的錯(cuò)誤和異常情況為了提高輸入/輸出能力和CPU

50、 的效率，50 年代中期，中斷傳送方式被引進(jìn)計(jì)算?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)，無(wú)論是巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)還是微型機(jī)無(wú)不具有中斷能力。中斷系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)中斷功能的軟、硬件總稱。一般在 CPU 中配置中斷機(jī)構(gòu)，在外設(shè)接口中配置中斷器，在軟件上設(shè)計(jì)相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。（2）斷與調(diào)用子程序的區(qū)別表面上看起來(lái)，計(jì)算機(jī)的中斷處理過(guò)程有點(diǎn)類似于調(diào)用子程序的過(guò)程，這里現(xiàn)行當(dāng)于主區(qū)別一斷服務(wù)當(dāng)于子程序。但是，它們之間卻是有著本質(zhì)上的區(qū)別的。子程序的執(zhí)行是由程序員事先安排好的（由一條調(diào)用子程序指令轉(zhuǎn)入），而中斷服務(wù)程序的執(zhí)行則是由隨機(jī)的中斷引起的。區(qū)別二子程序的執(zhí)行受到主程序或上層子程序的， 而中斷服務(wù)程序一般與被中斷的現(xiàn)行

51、程序毫無(wú)關(guān)系。區(qū)別三不存在同時(shí)調(diào)用多個(gè)子程序的情況，而有可能發(fā)生多個(gè)外設(shè)同時(shí)請(qǐng)求 CPU 為的情況。（3）中斷的基本類型自愿中斷和強(qiáng)迫中斷服務(wù)自愿中斷又稱程序自中斷，它不是隨機(jī)產(chǎn)生的中斷，而是在安排的有關(guān)指令，這些指令可以使進(jìn)入中斷處理的過(guò)程，如：指令系統(tǒng)中的軟件中斷指令等。強(qiáng)迫中斷是隨機(jī)產(chǎn)生的中斷，不是事先安排好的。當(dāng)這種中斷產(chǎn)生后，由中斷系統(tǒng)強(qiáng)迫計(jì)算機(jī)中止現(xiàn)行程序并轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序。斷和簡(jiǎn)單中斷斷就是我們前面提到的中斷，主機(jī)在響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，通過(guò)執(zhí)行一段中斷服務(wù)程序來(lái)處理更緊迫的任務(wù)。簡(jiǎn)單中斷就是外設(shè)與主存間直接進(jìn)行信息交換的方法，即DMA 方式。這種“中斷”不去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，故不破壞現(xiàn)行程序的狀態(tài)。主機(jī)發(fā)現(xiàn)有簡(jiǎn)單中斷請(qǐng)求（也就是DMA請(qǐng)求）時(shí)，將讓出一個(gè)或幾個(gè)存取周期供外設(shè)與主存交換信息，然后繼續(xù)執(zhí)行程序。內(nèi)中斷和外中斷內(nèi)中斷是指由于CPU 內(nèi)部硬件或軟件引起的中斷。外中斷是指 CPU 以外的部件引起的中斷。向量中斷和非向量中斷向量中斷是指那些中斷服務(wù)程序的地址是由中斷提供的中斷。中斷在需要