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计算机组成与体系结构知识点 1.总线和输入输出系统: 1． 总线 总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通 路。借助于总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换，并 在争用资源的基础上进行工作。 2 ． 总线特性 总线特性包括：物理特性：描述总线的物理连接方式（电缆式、主板式、背板式）； 功能特性：描述总线中每一根线的功能； 电气特性：定义每一根线上信号的传递方向、传递方式（单端方式或差 分方式等），以及有效电平范围； 时间特性：定义了总线上各信号的时序关系。 3 ． 总线标准化 为了使不同厂家生产的相同功能部件可以互换使用，就需要进行系统总线的标准化工 作，总线的标准化有利于系统的可扩展性。标准化工作一般由国际标准化组织负责进行定义 或推荐，从总线特性上进行规范，标准化总线种类繁多，例：ISA 总线、PCI 总线、Futurebus+ 总线等。 4. 总线带宽 总线带宽是衡量总线性能的重要指标，定义了总线本身所能达到的最高传输速率（但实 际带宽会受到限制），单位： 兆字节每秒（MB/s ）。 5 ．接口 接口是连接两个部件的逻辑电路，适配器就是一种典型的接口。计算机接口的主要功 能是：实现高速 CPU 与低速外设之间工作速度上的匹配和同步，并完成计算机与和外设之 间的所有数据传送和控制。 接口的作用可归纳为： （1） 实现数据缓冲，使主机与外设在工作速度上达到匹配； （2 ） 实现数据格式的转换； （3 ） 提供外设和接口的状态； （4 ） 实现主机与外设之间的通讯联络控制。 6 ．设置接口的必要性 由于 I/O 设备在结构和工作原理上与主机有很大的差异，主要为： （1） 传送速度的匹配问题； （2 ） 时序的配合问题； （3 ） 信息表示格式上的一致性问题； （4 ） 信息类型及信号电平匹配问题。 为了协调这些差异，需加入接口电路，接口在这里起一个转换器的作用。 7 ．接口的典型功能 接口通常具有：控制、缓冲、状态、转换、整理、程序中断功能。 8．设备编址方法 统一编址： 将 I/O 设备与内存统一编址，占有同一个地址空间。以地址区分访问外设 或存储器，不需专门的 I/O 指令。但占有了一部分内存空间。 单独编址： 将 I/O 设备与内存单独变址，分别占有两个不同的地址空间。 由执行不同的指令区分访问内存或外设，所以需I/O 指令。 9 ．并行传送 并行传送每传送一位数据需要一条传输线，一般采用电位传送方式进行数据传送。当采 用并行传送 方式时，主机与接口、接口与外设之间，都是以一个字或一个字节的各位同时进行处理的方 式完成信息传递工作的，即每次传送一个字或一个字节的全部代码。 10．串行传送 串行传送即使用一条传输线，采用脉冲传送方式进行数据传送。串行接口中必须设置具 有移位功能的数据缓冲寄存器，以实现数据格式的串-并转换。当采用串行传送方式时，接 口与I/O 设备之间通过一根数据传输线按位依次传送数据，而接口主机之间仍按照并行的方 式实行数据传递。 串行传送的主要优点是只需要一条传输线，这对长距离传输降低成本尤为重要。缺点就 是传送速度慢。 11．分时传送 分时传送即指总线复用或是共享总线的部件分时使用总线。 12. 波特率 波特是信号传输速度的单位，波特率等于每秒内线路状态的改变次数。标准波特率有： 1200、2400 、4800 、9600、19200 等，1200 波特率即指信号能在 1 秒钟内改变 1200 次值。 二进制系统中，信息的最小单位是比特，仅当每个信号元素代表一比特信息时，波特率 才等于比特率。 13．总线仲裁 当多个主设备同时争用总线控制权时，由总线仲裁部件以优先权或公平策略进行仲裁， 授权于其中的一个主设备总线的控制权。 仲裁方式：（1）集中式仲裁方式： ① 链式查询方式； ② 计数器定时查询方式； ③ 独立请求方式； （2 ）