第三章 系统总线
第三章 计算机系统分层结构
PF
CF
奇偶（偶/奇）
进位（是/否）
PE
CY
PO
NC
3．总线
所谓总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路， 它分时接收各部件送来的信息，并发送信息到有关部件。
由于多个部件连接在一组公共总线上，可能会出现多个部件争 用总线，因此需设置总线控制逻辑以解决总线控制权的有关问题。
总线分类:
CPU内部总线用来连接CPU内的各寄存器与ALU ; 系统总线用来连接CPU、主存储器与I/O接口，它通常包括 三组：数据总线、地址总线和控制总线。 按总线传送的方向可将总线分为单向总线和双向总线。
CPU是计算机的核心组成部分
3.1.1
CPU的组成
• 由算术逻辑部件ALU 、控制器、各种寄存器（寄 存器群）和CPU内部总线（连接部件） • 另：Cache
•
1．ALU部件
ALU的功能是实现数据的算术与逻辑运算 两个输入端口，参加运算的两个操作数，通常 来自CPU中的通用寄存器或ALU总线。 控制信号：ADD,SUB,OR,AND等 输出：运算结果
时序控制方式就是指微操作与时序信号之间采取何种关系，
它不仅直接决定时序信号的产生，也影响到控制器及其他部件的组 成，以及指令的执行速度。
1．同步控制方式
同步控制方式是指各项操作由统一的时序信号进行同步控制。 同步控制的基本特征是将操作时间分为若干长度相同的时钟 周期（也称为节拍），要求在一个或几个时钟周期内完成各个微 操作。在CPU内部通常是采用同步控制方式 。 同步控制方式的优点是时序关系简单，结构上易于集中，相应 的设计和实现比较方便。
计算机系统结构
系统的层次结构
★★
5层
翻译(编译器)
计算机组成原理(第二版)唐朔飞各章节习题与答案
第一章练习习题（一）2017-04-24马辉安阳师院mh1、通常划分计算机发展时代是以（）为标准的。
A、所用的电子元器件B、运算速度C、计算机结构D、所用语言2、微型计算机的发展以（）技术为标志。
A、操作系统B、微处理器C、磁盘D、软件3、电子计算机技术发展至今，其运行仍遵循一位科学家提出的基本原理，他是（）。
A、牛顿B、爱因斯坦C、爱迪生D、冯诺依曼4、以下说法中，正确的是（）。
A、控制器能理解并执行所有指令及存储结果B、一台计算机包括输入、输出、控制、存储及算术逻辑运算五个单元C、所有的数据运算都在CPU的控制器中完成D、都不对5、电子计算机发展的四代中所用的主要元器件分别是（）A、电子管、晶体管、中小规模集成电路、激光器件B、晶体管、中小规模集成电路、激光器件、光介质C、电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模集成电路D、电子管、数码管、中小规模集成电路、激光器件6、下列选项中不是冯诺依曼机器的最根本特征的是（）。
A、以运算器为中心B、指令并行执行C、存储器按地址访问. word完美格式.D、数据以二进制编码，用二进制运算7、在CPU的组成中不包括（）A、运算器B、存储器C、控制器D、寄存器8、存储字是指（）A、存放在一个存储单元中的二进制代码组合B、存放在一个存储单元中的二进制代码位数C、存储单元的个数D、机器指令的位数9、存储字长是指（）选项同上题10、计算机中数据处理中心是（）A、主机B、运算器C、控制器D、I/O系统11、以下说法错误的是（）A、硬盘是外部设备B、软件的功能与硬件的功能在逻辑上是等效的C、硬件实现的功能一般比软件实现具有较高的执行速度D、软件的功能不能由硬件替换12、32位微机是指该计算机所用的CPU（）A、具有32个寄存器B、能同时处理32位的二进制数C、能处理32个字符D、运算的结果最大为2的32次方13、下列选项中，描述浮点数操作速度的指标是（）A、MIPSB、CPI. word完美格式.C、IPCD、MFLOPS14、当前设计高性能计算机的重要技术途径是（）A、提高CPU主频B、采用非冯诺依曼结构C、扩大主存容量D、采用并行处理技术答案：1、A2、B3、D4、B5、C6、B7、B8、A9、B 10、B 11、D 12、B 13、D 14、D第三章练习习题（一）2017-05-04马辉安阳师院mh 1、连接计算机与计算机之间的总线属于（）总线A、片内B、系统C、通信D、都不对2、挂接在总线上的多个部件（）A、只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线上接收数据B、只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据C、可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据D、可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据3、在总线上，同一时刻（）A、只能有一个主设备控制总线传输操作B、只能有一个从设备控制总线传输操作C、只能有一个主设备和一个从设备控制总线传输操作D、可以有多个主设备控制总线传输操作. word完美格式.4、总线是计算机各部件交换信息的公共通路，当使用总线传送数据时在每一时刻在总线上传送（）A、多个部件发送给多个部件的信息B、多个部件发送给一个部件的信息C、一个部件发送给一个部件的多组信息D、一个部件发送给多个部件的一组信息5、系统总线是指（）A、运算器、控制器、寄存器之间的连接部件B、运算器、寄存器、主存之间的连接部件C、运算器、寄存器、外围设备之间的连接部件D、CPU、主存、外围设备之间的连接部件6、系统级的总线是用来连接（）A、CPU内部的运算器和寄存器B、主机系统板上的所有部件C、主机系统板上的各个芯片D、系统中的各个功能模块或设备7、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，缺点是（）A、地址信息、数据信息和控制信息不能同时出现B、地址信息和数据信息不能同时出现C、两种信息源的代码在总线中不能同时出现D、都不对8、下面所列的（）不属于系统总线接口的功能A、数据缓存B、数据转换C、状态设置D、完成算术逻辑运算9、地址总线、数据总线、控制总线三类是根据（）来划分的A、总线所处的位置. word完美格式.B、总线传送的内容C、总线的传送方式D、总线的传送方向10、系统总线中地址线的功能是（）A、用于选择主存单元地址B、用于选择进行信息传输的设备C、用于选择外存地址D、用于指定主存或IO设备接口的地址11、CPU的控制总线提供（）A、数据信号流B、所有存储器和IO设备的时序信号及控制信号C、来自IO设备和存储器的响应信号D、包含B和C 12、在系统总线的数据线上，不可能传输的是（）A、指令B、操作数C、握手（应答）信号D、中断类型号答案：1、C2、B3、A4、D5、D6、D7、C8、D 9、B 10、D 11、D 12、C第三章练习习题（二）2017-05-08马辉安阳师院mh1、串行总线主要用于（）A、连接主机与外围设备. word完美格式.B、连接主存与CPUC、连接运算器与控制器D、连接CPU内部各部件2、不同信号在同一条信号线上分时传输的方式称为（）A、并行传输方式B、串行传输方式C、总线复用方式D、分离式通信3、在一个16位的总线系统中，若时钟频率为100MHz，总线周期为5个时钟周期传输一个字，则总线带宽是（）A、4MBpsB、40MBpsC、16MBpsD、64MBps 4、某总线有104根信号线，其中数据总线32根，若总线工作频率为33MHz，则其理论最大传输率为（）A、33MBpsB、64MBpsC、132MBpsD、164MBps5、在链式查询方式下，越靠近控制器的设备（）A、优先级越高，得到总线使用权的机会越多B、优先级越低，得到总线使用权的机会越少C、优先级越低，得到总线使用权的机会越多D、优先级越高，得到总线使用权的机会越少6、若总线位宽为16位，总线时钟频率为8MHz，完成一次数据传输需2个总线时钟周期，则总线数据传输率为（）A、16MbpsB、8MbpsC、16MBpsD、8MBps. word完美格式.7、假设某系统总线在一个总线周期中能并行传输4字节的信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHz，则总线带宽是（）A、10MBps B、20MBpsC、40MBpsD、80MBps8、设一个32位微处理器配有16位的外部数据总线，若时钟频率为50MHz，若总线传输最短周期为4个时钟周期，则总线的最大数据传输率为（）A、12.5MBpsB、25MBpsC、50MBpsD、16MBps9、在三种集中式总线仲裁中，（）方式对电路故障最敏感A、链式查询B、计数器定时查询C、独立请求D、都一样10、在独立请求方式下，若有N个设备，则（）A、需N个总线请求信号和N个总线响应信号B、有一个总线请求信号和N个总线响应信号C、总线请求信号多于总线响应信号D、总线请求信号少于总线响应信号11、在链式查询方式下，若有N个设备，则（）A、有N条总线请求信号B、共用一条总线请求信号C、有N-1条总线请求信号D、无法确定答案：. word完美格式.1、A2、C3、B4、C5、A6、D7、B8、B9、A 10、A 11、B第三章练习习题（三）2017-05-09马辉安阳师院mh1、总线主设备是指（）A、掌握总线控制权的设备B、申请作为主设备的设备C、被从设备访问的设备D、总线裁决部件2、总线的从设备是指（）A、申请作为从设备的设备B、被主设备访问的设备C、掌握总线控制权的设备D、总线源设备3、总线上信息的传输总是由（）A、CPU启动B、总线控制器启动C、总线主设备启动D、总线从设备启动4、以下叙述中错误的是（）A、总线结构的传送方式可以提高数据的传输速度B、与独立请求发送相比，链式查询方式对电路的故障更敏感C、PCI总线采用同步传输协议和集中式仲裁方式D、总线的带宽是总线本身所能达到的最高传输速率5、同步控制方式是（）A、只适用于CPU控制的方式. word完美格式.B、只适用于外围设备控制的方式C、由统一时序信号控制的方式D、所有指令执行时间都相同的方式6、同步通信之所以比异步通信具有较高的传输速度，是因为（）A、同步通信不需要应答信号且总线长度较短B、同步通信用一个公共的时钟信号进行同步C、同步通信中，各部件存取时间比较接近D、以上各项因素的综合结果7、以下各项中，（）是同步传输的特点A、需要应答信号B、各部件的存取时间比较接近C、总线长度较长D、总线周期长度可变8、在同步通信中，一个总线周期的传输过程通常是（）A、先传送数据，再传送地址B、先传送地址，再传送数据C、只传送数据D、都不对9、总线的异步通信方式（）A、不采用统一时钟信号，只采用握手信号B、既采用统一时钟信号，又采用握手信号C、既不采用统一时钟信号，又不采用握手信号D、采用统一时钟信号，不采用握手信号10、下列选项中英文缩写均为总线标准的是（）A、PCI、CRT、USB、EISAB、ISA、CPI、VESA、EISA. word完美格式.C、ISA、SCSI、RAM、MIPSD、ISA、EISA、PCI、PCI-Express11、在目前计算机上广泛使用的U盘，其接口使用的总线标准是（）A、VESAB、USBC、AGPD、PCI答案：1、A2、B3、C4、A5、C6、D7、B8、B9、A 10、D 11、B第四章练习习题（一）2017-05-27马辉安阳师院mh 1、和外存储器相比，内存储器的特点是（）A、容量大、速度快、成本低B、容量大、速度慢、成本高C、容量小、速度快、成本高D、容量小、速度快、成本低2、存储体按照一定的顺序划分成许多存储单元，存储单元有一个编号，称为存储单元的地址，访问存储器必须按照地址进行，存储单元中存放的是（）A、存储器单元的地址编号B、指定单元存放的数据C、将要写入存储单元的内容D、访问存储器的控制命令3、磁盘属于（）类型的存储器. word完美格式.A、随机存取存储器B、只读存储器C、顺序存取存储器D、直接存取存储器4、某计算机系统，其操作系统保存在硬盘上，其内存储器应该采用（）A、RAMB、ROMC、RAM和ROMD、都不对5、计算机的存储系统是指（）A、RAMB、ROMC、主存储器D、Cache、主存储器和外存储器6、、一般存储系统由三级组成，下列关于各级存储器的作用及速度、容量的叙述中正确的是（）A、主存存放正在CPU中运行的程序，速度较快，容量很大B、Cache存放当前所有频繁访问的数据，特点是速度最快、容量较小C、外存存放需联机保存但暂时不执行的程序和数据，容量很大且速度很慢D、外存存放需联机保存但暂时不执行的程序和数据，容量很大且速度很快7、以下器件中存取速度最快的是（）A、CacheB、主存C、寄存器D、磁盘8、在下列几种存储器中，CPU可直接访问的是（）A、主存储器B、磁盘. word完美格式.C、磁带D、光盘9、下列叙述中，（）是正确的A、主存可由RAM和ROM组成B、主存只能由RAM组成C、主存只能由ROM组成D、都不对10、在存储器层次结构中，存储器从速度最快到最慢的排列顺序是（）A、寄存器-主存-Cache-辅存B、寄存器-主存-辅存-CacheC、寄存器-Cache-辅存-主存D、寄存器-Cache-主存-辅存11、在存储器层次结构中，存储器从容量最大到最小的排列顺序是（）A、寄存器-主存-Cache-辅存B、寄存器-主存-辅存-CacheC、辅存-主存-Cache-寄存器D、寄存器-Cache-主存-辅存12、用户程序所存放的主存空间属于（）A、随机存取存储器B、只读存储器C、顺序存取存储器D、直接存取存储器答案：1、C2、B3、D4、C5、D6、C7、C8、A9、A 10、D 11、C 12、A. word完美格式.第四章练习习题（二）2017-05-31马辉安阳师院mh1、以下（）表示从主存M中读出数据A、M(MAR) →MDRB、(MDR)→M(MAR)C、M(MDR)→MARD、(MAR)→M(MDR)2、以下（）表示向主存M中写入数据A、M(MAR) →MDRB、(MDR)→M(MAR)C、M(MDR)→MARD、(MAR)→M(MDR)3、下列说法中正确的是（）A、半导体RAM信息可读可写，且断电后仍能保持记忆B、DRAM是易失性RAM，而SRAM中的存储信息是不易失的C、半导体RAM是易失性RAM，但只要电源不断电，所存信息是不丢失的D、半导体RAM是非易失性的RAM4、下面有关系统主存的叙述中，错误的是（）A、RAM是可读可写存储器，ROM是只读存储器B、ROM和RAM的访问方式相同，都采用随机访问方式进行C、系统的主存由RAM和ROM组成D、系统的主存都是用DRAM芯片实现的5、静态半导体存储器SRAM指（）A、在工作过程中，存储内容保持不变B、在断电后信息仍保持不变. word完美格式.C、不需动态刷新D、芯片内部有自动刷新逻辑6、半导体静态存储器SRAM的存储原理是（）A、依靠双稳态电路B、依靠定时刷新C、依靠读后再生D、信息不再变化7、动态RAM的特点是（）A、工作中存储内容动态地变化B、工作中需要动态地改变访存地址C、每隔一定时间刷新一遍D、每次读出后需根据原存内容全部刷新一遍8、和静态RAM相比，动态RAM具有（）优点A、容量能随应用任务需要动态变化B、成本低、功耗低C、掉电后内容不会丢失D、内容不需要再生9、DRAM的刷新是以（）为单位进行的A、存储单元B、行C、列D、存储元10、某SRAM芯片，其存储容量为64K×16位，该芯片的地址线和数据线数目为（）A、64、16B、16、64C、64、8D、16、1611、某存储器容量为32K×16位，则（）A、地址线为16根，数据线为32根. word完美格式.B、地址线为32根，数据线为32根C、地址线为15根，数据线为16根D、地址线为15根，数据线为32根12、在存储器芯片中，地址译码采用双译码方式是为了（）A、扩大寻址范围B、减少存储单元数目C、增加存储单元数目D、减少存储单元选通线数目13、在1K×1位的存储芯片中，采用双译码方式，译码器的输出信号有（）条A、1024B、64C、32D、10 答案：1、A2、B3、C4、D5、C6、A7、C8、B9、B 10、D 11、C 12、D 13、B第四章练习习题（三）2017-06-01马辉安阳师院mh1、以下四种类型的半导体存储器中，以传输同样多的字为比较条件，则读出数据传输率最高的是（）A、DRAMB、SRAMC、FLASHD、EEPROM2、既具有SRAM读写的灵活性和较快的访问速度，又在断电后可不丢失信息的ROM是（）A、EEPROMB、FLASH. word完美格式.C、EPROMD、PROM3、下列存储器中可电改写的只读存储器是（）A、EEPROMB、EPROMC、ROMD、RAM4、下列几种存储器中，（）是易失性存储器A、CacheB、EPROMC、Flash MemoryD、CDROM5、下列各类存储器中，不采用随机方式的是（）A、EPROMB、CDROMC、DRAMD、SRAM6、某内存若为16MB，则表示其容量为（）KBA、16B、16384C、1024D、16000 7、若数据在存储器中采用以低字节地址为字地址的存放方式，则十六进制数12345678H的存储字节顺序按地址从小到大依次是（）A、12345678B、78563412C、87654321D、341278568、某计算机字长为32位，存储器容量为16MB，CPU按半字寻址时可寻址的单元数为（）A、224B、223C、222D、2219、某计算机字长为16位，存储器容量为64KB，CPU按字寻址，其可寻址的单元数是（）A、64KB、32KBC、32KD、64KB10、4片16K×8位的存储芯片，可设计为（）容量的存储器. word完美格式.A、32K×16位B、16K×16位C、32K×8位D、8K×16位11、16片2K×4位的存储器可以设计为（）存储容量的16位存储器A、16KB、32KC、8KD、2K12、设CPU地址总线有24根，数据总线有32根，用512K×8位的RAM 芯片构成该机的主存储器，则该机主存最多需要（）片这样的存储芯片。
计算机系统结构第三章自考练习题答案
第三章总线、中断与输入输出系统历年真题精选1. 通道程序执行结束后引起的中断是（ B ）。
A. 外中断B. I/O中断C. 程序性中断D. 机器校验中断2．磁盘外部设备适合于连接到（ B ）。
A. 字节多路通道B. 数组多路通道或选择通道C. 选择通道或字节多路通道D. 数组多路通道或字节多路通道3. 总线控制机构为解决N个部件使用总线时优先次序的裁决，集中式定时查询，需外加控制线线数为（ D ）。
N]A．3 B. N+2 C. 2N+1 D. 2+[log24. 尽管中断响应次序由硬件排队器固定好，但中断实际处理完的次序是可以通过（系统软件）修改各中断级处理程序的（中断屏蔽）位，而动态改变。
5. 在满足通道设计流量不低于设备工作时的最大流量时，为使微观上不丢失设备信息，可以加设（数据缓冲器）或动态提高响应的（优先级）来弥补。
6. 总线控制方式有哪三种？各需要增加几根用于总线控制的控制线？并说明每种方式优先级的灵活性。
（P64-65）7.（（1）20,20,25,40,40,100 us （2）200 B/ms （3）5 us ）8.（1）1-3-4-2同步强化练习一、填空题。
1. 中断响应就是允许其中断CPU（现行程序）运行，转去对该请求进行预处理，包括保存（断点及其现场），调出有关处理该中断服务程序，准备运行。
2. 中断系统软硬件功能分配实质是中断（响应）硬件和中断（处理平衡）软件的功能分配。
3. 数组多路通道适用于连接多台（高）速设备，其通道“数据宽度”为（定长块）。
4. 输入输出系统包括输入输出设备、（设备控制器）及输入输出操作有关的（软硬件）。
5. 总线控制机构集中在一处的称（集中）式控制，分散在各部件的称（分布）式控制。
6. 多数低性能单用户计算机的输入输出由（程序员）安排，I/O系统设计主要解决CPU、主存和I/O设备在（速度）上的巨大差异。
7. 信息在总线上的双向传输有（半）双向和（全）双向两种。
现场总线课后答案
现场总线课后答案第一章现场总线技术概述1.自动控制系统的发展经历了哪几个阶段？大致经历了四个发展阶段，具体如下：20世纪50年代以前是模拟仪表控制系统；直接数字控制系统；70年代中期出现集散控制系统；90年代后期现场总线控制系统。
2.DCS控制系统的结构包括哪几部分？包括三部分：分散过程控制装置部分，操作管理装置部分，通信系统部分3.现场总线的基本定义？现场总线(Fieldbus)：是用于过程自动化或制造自动化中的，实现智能化现场设备（例如，变送器、执行器、控制器)与高层设备(例如主机、网关、人机接口设备)之间互联的，全数字、串行、双向的通信系统。
5.现场总线控制系统的技术特点。
1.开放性；2.全数字化；3.双向通信；4.互可操作性与互用性；5.现场设备的智能化与功能自治性6.系统结构的高度分散性7.对现场环境的适应性6. FCS相对于DCS具有哪些优越性？1．FCS实现全数字化通信2．FCS实现彻底的全分散式控制3．FCS实现不同厂商产品互联、互操作4．FCS增强系统的可靠性、可维护性5．FCS降低系统工程成本7.分析现场总线的现状，展望其发展前景。
第二章数据通信基础与网络互联1.何谓现场总线的主设备、从设备？可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”，又称命令者。
不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(bus slaver)，也称基本设备。
2.总线操作过程的内容是什么？总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开，这一操作序列称为一次总线“交易”(transaction)，或者叫做一次总线操作。
3.寻址方式有几种？物理寻址逻辑寻址广播寻址4.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能?通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。
它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成。
信息源和接收者是信息的产生者和使用者发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。
单片机习题答案
《单片机应用技术》习题答案第一章概述1. 什么是总线？总线主要有哪几部分组成？各部分的作用是什么？总线是连接计算机各部件之间的一组公共的信号线。
一般情况下，可分为系统总线和外总线。
系统总线应包括：地址总线（AB）控制总线（CB）数据总线（DB）地址总线(AB)：CPU根据指令的功能需要访问某一存储器单元或外部设备时，其地址信息由地址总线输出，然后经地址译码单元处理。
地址总线为16位时，可寻址范围为216=64K，地址总线的位数决定了所寻址存储器容量或外设数量的范围。
在任一时刻，地址总线上的地址信息是惟一对应某一存储单元或外部设备。
控制总线(CB)：由CPU产生的控制信号是通过控制总线向存储器或外部设备发出控制命令的，以使在传送信息时协调一致的工作。
CPU还可以接收由外部设备发来的中断请求信号和状态信号，所以控制总线可以是输入、输出或双向的。
数据总线(DB)：CPU是通过数据总线与存储单元或外部设备交换数据信息的，故数据总线应为双向总线。
在CPU进行读操作时，存储单元或外设的数据信息通过数据总线传送给CPU；在CPU进行写操作时，CPU把数据通过数据总线传送给存储单元或外设2．什么是接口电路? CPU与接口电路连接一般应具有哪些信号线?外部设备与接口电路连接一般应具有哪些信号线？CPU通过接口电路与外部输入、输出设备交换信息，一般情况下，外部设备种类、数量较多，而且各种参量（如运行速度、数据格式及物理量）也不尽相同。
CPU为了实现选取目标外部设备并与其交换信息，必须借助接口电路。
一般情况下，接口电路通过地址总线、控制总线和数据总线与CPU连接；通过数据线（D）、控制线（C）和状态线（S）与外部设备连接。
3. 存储器的作用是什么？只读存储器和随机存储器有什么不同？存储器具有记忆功能，用来存放数据和程序。
计算机中的存储器主要有随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。
随机存储器一般用来存放程序运行过程中的中间数据，计算机掉电时数据不再保存。
计算机组成原理
2、总线规范
每个总线标准都有详细的规范说明，一般包括以下几个部分 1）机械性能规范：模板尺寸、插头、连接器的规格及位置 等。 2）功能规范：信号线的序号、名称及功能等。 3）电气特性的规范：信号线的电平种类、动态转换时间、 负载能力等。
五、总线的性能指标
评价总线性能的优劣 1、总线宽度：主要是指数据总线的数目。如4/8/16/32/64 直接影响总线的传输率（吞吐量） 2、标准传输率（总线带宽） 单位时间内总线上传输数据的位数。以MB/S表示。 例如：某总线工作频率为8.33MHZ，总线宽度为16位，则 标准传输率为 8.33M×2B/s=16.66MB/s 3、总线定时协议（握手机制） 数据传输采用何种时钟控制。分为同步、异步、半同步、 分离式几种 4、总线控制方式：如仲裁机制、自动配置等。 5、总线复用 两种不同时出现的信号共用一组物理线路，即分时使用同 一组总线，称为总线的多路分时复用。其目的在于减少芯 片的引脚数。 6、信号线数：总线所包含的全部信号线的总数。 7、其它指标：如负载能力、电源电压、能否扩展等。
第三章 系统总线
3.1 总线概述 3.2 常用的总线标准 3.3 总线结构
3.4 总线控制
3.1 总线概述
一、为什么要用总线
机内部件间互连方式：
早期：分散连接 以运算器为核心，内部连线复杂，尤其是当I/O 与存储器交换信息时，都需要经过运算器，严重影 响CPU的工作效率。
采用存储器为核心的分散连接结构，虽采用中断、 DMA等技术，仍无法解决I/0设备与主机之间连接的 灵活性。 目前：总线连接
MAR MDR 容量 10 8 1 K × 8位 16 32 64 K × 32位
1K = 210
2 b = 1 KB 1B = 23b 221b = 256 KB 80 GB
上海大学《计算机组成原理》笔记概要总结
计算机组成原理第一章—计算机系统概论1.1计算机系统的简介1. 计算机系统由硬件与软件两大部分组成2. 将高级程序语言翻译成机器语言的程序称为翻译程序，翻译程序有两种，一种是编译程序，一种是解释程序，编译与解释的区别在于，编译程序是将高级语言程序一次性翻译为机器语言程序，而解释程序是翻译一句，执行一句。
3. 高级语言经过编译程序翻译为汇编语言，汇编语言经汇编程序，翻译为机器语言程序1.2计算机的基本组成1.1945年冯诺依曼提出了"存储程序"的概念，冯诺依曼机特点：1. 计算机由存储器，运算器，控制器，输入设备与输出设备组成2. 指令与数据以同等地位存放在存储器内，按地址寻访3. 指令与数据均按二进制数表示4. 指令由操作码与地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置5. 指令在存储器内按顺序存放6. 计算机以运算器为中心，输入设备与输出设备的数据传送通过运算器来完成2.冯诺依曼机是由运算器为中心的，现代计算机是以存储器为中心的3.计算机的工作过程（必考）涉及的元器件：MAR(地址寄存器)，MDR(指令寄存器)，ALU(算数逻辑单元)，ACC(累加器)，MQ(乘商寄存器)，PC(程序计数器)，IR(指令寄存器)（掌握执行指令的全过程）4.机器字长：机器字长是指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关5.存储容量：存储容量存储单元个数存储字长6.运算速度(可能出计算)：Vm = 1 / Tm 单位MIPS(百万指令每秒)CPI （执行每条指令所需要的时钟周期）= 1 / IPC(CPU每一周期执行指令的条数，一旦CPU设计完成，IPC的值不会变)第三章—系统总线3.1总线的基本概念总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的介质（总线的每条传输线可以传输1位二进制代码）3.2总线的分类总线按照数据传送方式可分为两类：1. 并行传输总线2. 串行传输总线按连接部件的不同可以分为三类（掌握加粗部分）：1. 片内总线(指芯片内部的总线)2. 系统总线3. 通信总线3.2.1片内总线概念：片内总线是指芯片内部的总线3.2.2系统总线系统总线是指CPU,I/O设备，主存各大部件的信息传输线按照系统总线的传输信息不同，可分为三类：1. 数据总线2. 地址总线3. 控制总线1.数据总线：双向传输总线，与机器字长与存储字长有关2.地址总线：单向传输总线，由CPU发出，主存的地址线位数与存储单元的个数有关3.控制总线：从单个来说传输是单向的，从总体来说传输的双向的3.2.3通信总线（了解即可）这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他操作系统之间的通信3.3总线特征与性能指标3.3.2总线性能指标1.总线宽度：总线宽度可以数据总线的宽度，用位来表示，例如8位，16位，32位2.总线带宽（要求会计算，且掌握提高总线速率的方式）：总线带宽可以理解为总线的传输速率，即单位时间上的传输数据的位数，通常用每秒传输的字节数来衡量，单位Mbps(兆字节每秒)例子：总线的频率为33Hz，总线宽度为32位，求总线带宽？33*（32/8）=132MBps3.总线复用：一条信号线上传输两种线号，例如，一条总线上即可传输地址信号，又可传输数据信号，此称之为总线复用3.3.3总线标准（掌握PCI,USB）1.PCI总线：为了提升总线性能，由Intel首先提出，PCI中文名称为外围部件互连，其最出名的特性为即插即用，即任何扩展卡插入系统便可直接工作，现在已推出了PCI-ExpressB总线：通用串行总线，真正的即插即用，这里的串行指的是串行通信，即使用一条数据线，将数据1位1位的进行传输，不可同时传输2位数据3.5总线控制1.为何使用总线控制？由于总线上连接着多个部件，什么时候由哪个部件发送信息，如何给信息传送定时，如何防止信息丢失，如何避免多个部件同时发送，如何规定接受信息的部件等一系列问题，都需要由总线控制器统一管理。
微型计算机原理与应用三
3.3 8086的寄存器结构
8086CPU内部具有14个16位寄存器，用于 提供运算、控制指令执行和对指令及操作数寻 址，也就是以前提到的工作寄存器组，基本分 为通用寄存器组、控制寄存器组和段寄存器组。
• 通用寄存器组
8个16位通用寄存器组分为两组：数据寄 存器及地址指针和变址寄存器。
1. 数据寄存器
数据寄存器包括AX、BX、CX和DX。在指 令执行过程中既可用来寄存操作数，也可用于 寄存操作的结果。它们中的每一个又可将高8 位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用。 16位寄存器可以用来存放数据，又可以用来存 放地址。而8位寄存器(AH、AL、BH、BL、CH 、CL、DH和DL)只能用于存放数据。
A L U
标志寄存器
执行 控制
电路
指令对列
1
2
3
4
8086为 6 字节
执行单元（EU）
总线接口单元
（BIU）
• 总线接口单元(BIU)
BIU包括４个段寄存器、指令指针IP(PC)、 指令队列寄存器(IR)、完成与EU通讯的内部寄 存器、地址加法器和总线控制逻辑。它的任务 是执行总线周期，完成CPU与存储器和I/O设备 之间信息的传送。具体地讲，就是取指令时， 从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队； 执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O 端口存取数据。
决定I/O地址空间的容量。例如在8086CPU系统 中，地址总线的条数为20条，则存储器的最大 容量为220，即1MB字节；它的地址总线的低16 位用来对I/O端口编址，则I/O地址空间的容量为 216，即64K个I/O端口地址。
• 存储器和I/O端口的组织
地址 存储器中的字节 0 1
接 口 CPU 数 据 线 控 制 线 地 址 线 高位决定模块 I/O接口 I/O端口 I/O设备 01
第三章 微型计算机系统
只读存储器（Read Only Memory ）简称ROM， 一般不能写入，即机器掉电，这些数据 也不会丢失。用于存放重复使用固定不 变的程序，典型的如ROM BIOS，用于存 放计算机启动所需指令。 另外，PROM为一次可编程ROM，EPRO M为可擦除可编程ROM。新型的FROM 为电可擦除可编程ROM。
声卡
投影机
实物投影机
外存储器
功能和特点：
外存储器用来存放需要永久保存的或相 对来说暂时不用的各种数据和程序。外存储 器不能被CPU直接访问，必须通过专门设备将 存储在外存中的信息先调入内存中才能为CPU 所利用。外存存取速度慢，但存储容量大， 价格低廉，而且大部分可以移动，便于不同 计算机之间进行信息交流。
内存一般采用半导体存储单元，包括随即
存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM ）和闪存和CMOS。
常见的几种内存条
随机存取存储器（Random Access Memory）简称RA M，信息既可以读取，也可以写入，当机器电源 关闭时，存于其中的数据就会丢失。负责临时存 放CPU处理的数据和处理这些数据的程序。 RAM可以分为动态RAM（DRAM）和静态RAM （SRAM），两者区别在于DRAM采用电容上的 电荷有无来表示1和0，所以需要定期刷新，而S RAM采用触发器的开关表示1和0，无需刷新， 速度比DRAM快。
常用输出设备：
微型计算机中常用的输出设备有显示器、 打印机、绘图仪、投影机等。
显示器
显示器由监视器和显示控制适配器（显示 卡）组成。显示器可以分为单色显示器和彩色 显示器两种。有CRT显示器和液晶显示器主要 性能指标为分辨率。目前常用显示器分辩率为 800 × 600、1024 × 768等。
《计算机组成原理》总结完整版
《计算机组成原理》总结完整版《计算机组成原理》学科复习总结★第⼀章计算机系统概论本章内容：本章主要讲述计算机系统的组成、计算机系统的分层结构、以及计算机的⼀些主要指标等需要掌握的内容：计算机软硬件的概念，计算机系统的层次结构、体系结构和计算机组成的概念、冯.诺依曼的主要思想及其特点、计算机的主要指标本章主要考点：概念1、当前的CPU由哪⼏部分组成？控制器、运算器、寄存器、cache (⾼速缓冲存储器)2、⼀个完整的计算机系统应包括哪些部分？配套的硬件设备和软件系统3、什么是计算机硬件、计算机软件？各由哪⼏部分组成？它们之间有何联系？计算机硬件是指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电⼦元器件，各类光、电、机设备的实物组成。
主要包括运算器(ALU)、控制器(CU)、存储器、输⼊设备和输出设备五⼤组成部分。
软件是计算机程序及其相关⽂档的总称，主要包括系统软件、应⽤软件和⼀些⼯具软件。
软件是对硬件功能的完善与扩充，⼀部分软件⼜是以另⼀部分软件为基础的再扩充。
4、冯·诺依曼计算机的特点●计算机由运算器、存储器、控制器、输⼊设备和输出设备五⼤部件组成●指令和数据以同等地位存于存储器内，可按地址寻访●指令和数据⽤⼆进制表⽰●指令由操作码和地址码组成，操作码⽤来表⽰操作的性质，地址码⽤来表⽰操作数在存储器中的位置●指令在存储器内按顺序存放●机器以运算器为中⼼，输⼊输出设备和存储器间的数据传送通过运算器完成5、计算机硬件的主要技术指标●机器字长：CPU ⼀次能处理数据的位数，通常与CPU 中的寄存器位数有关●存储容量：存储容量= 存储单元个数×存储字长；MAR（存储器地址寄存器）的位数反映存储单元的个数，MDR（存储器数据寄存器）反映存储字长主频吉普森法●运算速度MIPS 每秒执⾏百万条指令CPI 执⾏⼀条指令所需的时钟周期数FLOPS 每秒浮点运算次数◎第⼆章计算机的发展及应⽤本章内容：本章主要讲述计算机系统、微型计算机系统的发展过程以及应⽤。
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第三章 系统总线
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第三章 系统总线
（一）选择题
1.计算机使用总线结构便于增减外设，同时
A.减少了信息传输量
B.提高了信息的传输速度
C.
减少了信息传输线的条数
2.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，缺点是
A.地址信息、数据信息和控制信息不能同时出现
B.地址信息与数据信息不能同时出现
C.
两种信息源的代码在总线中不能同时传送
3.微型计算机中控制总线提供的完整信息是
A.存储器和I/O设备的地址码
B.所有存储器和I/O设备的时序信号和控制信号
C.来自I/O设备和存储器的响应信号
D.上述各项
E.
上述B 、C两项
F.上述A、B两项
4.总线中地址线的作用是
A.只用于选择存储器单元
B.由设备向主机提供地址
C.
用于选择指定存储器单元和I/O设备接口电路的地址
5.在三种集中式总线控制中，独立请求方式响应时间最快，是以 为代价的。
A.增加处理机的开销
B.增加控制线数
C
.增加处理机的开销和增加控制线数
6.以下描述PCI总线的基本概念中，正确的是
A.
PCI总线是一个与处理器时钟频率无关的高速外部总线
B. PCI总线需要人工方式与系统配置
C.系统中只允许有一条PCI总线
7.连接计算机与计算机之间的总线属于 总线。
A.内
B.系统
C.
通信
8.在计数器定时查询方式下，若计数从0开始，则
A.
设备号小的优先级高
B.每个设备使用总线的机会相等
C.设备号大的优先级高
9.系统总线中的数据线、地址线和控制线是根据 来划分的。
A.总线所处的位置
B总线的传输方向
C.
总线传输的内容
10在各种异步通信方式中， 速度最快。
A.全互锁 B.半互锁 C.不互锁
第三章 系统总线
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11.总线的独立请求方式优点是
A.速度高
B.可靠性高
C.
成本低
12.总线中数据信号和地址信号分别用一组线路传输，这种传输方式称为
A.串行传输
B.
并行传输
C.复用传输
13.不同的信号共用一组信号线，分时传送，这种总线传输方式是 传输。
A.猝发
B.并行
C
.复用
14.总线的异步通信方式
A.
不采用时钟信号，只采用握手信号
B.既采用时钟信号，又采用握手信号
C.既不采用时钟信号，又不采用握手信号
15.总线的半同步通信方式
A.不采用时钟信号，只采用握手信号
B.
既采用时钟信号，又采用握手信号
C既不采用时钟信号，又不采用握手信号。
（二） 填空题
1.总线上的主模块是指对总线有控制权的模块 ，从模块是指被主模块访问的模块，只能响
应从主模块发来的各种总线命令
2.总线宽度是指数据线的宽度（根数），总线带宽是指.单位时间内总线上传输数据的位数
3.单向总线 只能将信息从总线的一端传到另一端，不能反向传输。
4.在计数器定时查询方式下，采用每次从上一次计数的终止点开始计数的方式，可使每个设
备使用总线的优先级相等。
（三） 问答题
1.解释下列概念
(1)总线(2)系统总线 (3)通信总线 (4)总线主设备 (5)总线从设备 (6)总线仲裁
答：
(1)总线是连接多个部件(模块)的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
(2)系统总线是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。按传输内容的不同，又
分数据总线、地址总线和控制总线。
(3)通信总线是连接计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间
的信息传输线。
(4)总线主设备是指获得总线控制权的设备。
(5)总线从设备是指被主设备访问的设备，只能响应从主设备发来的各种总线命令。
(6)总线仲裁即总线判优，主要解决在多个主设备申请占用总线时，由总线控制器仲裁出优
先级别最高的设备，允许其占用总线。
2 总线管理包括哪些内容？
答：总线管理主要包括判优控制和通信控制。判优控制又分集中式和分布式两种，集中式总
第三章 系统总线
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线判优逻辑有链式查询、计数器定时查询和独立请求三种方式。
链式查询方式只需1根总线请求线(BR)、1根总线忙线(BS)和1根总线同意线(BG)，BG
线像链条一样，串联所有的设备，设备的优先级是固定的，结构简单，容易扩充设备，但对
电路故障十分敏感，一旦第i个设备的接口电路有故障，则第i个设备以后的设备都不能进
行工作。
计数器定时查询方式的总线请求(BR)和忙(BS)线是各设备共用的，但还需N(N为设备
数)根设备地址线实现查询。设备的优先级可以不固定，控制比链式查询复杂，电路故障不
如链式查询方式敏感。
独立请求方式控制线数量多，N个设备共有N根总线请求线和N根总线同意线。总线
仲裁线路更复杂，但响应速度快，且设备优先级的次序控制灵活，可以预先固定，也可通过
程序来改变优先次序，还可在必要时屏蔽某些设备的请求。
通信控制有四种方式:同步通信、异步通信、半同步通信和分离式通信。同步通信采用
公共时钟，有统一的传输周期。异步通信没有公共时钟，采用应答方式通信，没有固定的传
输周期。半同步通信既有公共时钟，又允许速度不同的模块和谐工作，采用插入等待周期的
措施来协调通信双方的配合问题。分离式通信总线上的每个模块都可以成为主模块，将总线
传输周期分为两个子周期，每个子周期可供不同模块占用，总线上无空闲等待时间，最充分
地发挥了总线的有效占用。
3.什么是总线判优?为什么需要总线判优?
答：总线判优就是当总线上各个主设备同时要求占用总线时，通过总线控制器，按一定的优
先等级顺序确定某个主设备可以占用总线。因为总线传输的特点就是在某一时刻，只允许一
个部件向总线发送信息，如果有两个以上的部件同时向总线发送信息，势必导致信号冲突传
输无效，故需用判优来解决。
4.异步通信与同步通信的主要区别是什么?说明通信双方如何联络。
答：同步通信和异步通信的主要区别是前者有公共时钟总线上的所有设备按统一的时序、 统
一的传输周期进行信息传输，通信双方按约定好的时序联络;后者没有公共时钟，没有固定
的传输周期，采用应答方式通信具体的联络方式有不互锁、半互锁和全互锁三种。不互锁方
式通信双方没有相互制约关系;半互锁方式通信双方有简单的制约关系;全互锁方式通信双
方有完全的制约关系。其中全互锁通信可靠性最高。