计算机组成原理第二部分计算机系统的硬件结构
作者：互联网
系统总线
总线
总线的基本概念
- 总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
- 总线结构分为单总线结构、双总线结构、三总线结构、四总线结构等。
- 单总线结构：系统总线
- 双总线结构：一种是以CPU为中心的双总线结构。一组总线连接CPU和主存，为存储总线（M总线），另一组用来建立CPU和各I/O设备之间交换信息的通道，成为输入/输出总线（I/O总线）。另一种双总线结构是以存储器为中心的双总线结构。它在单总线结构的基础上又开辟了一条CPU与主存之间的总线，称为存储总线。这组总线速度高，只供主存与CPU之间传输信息。
总线的分类
- 按照数据的传送方法可分为并行传输总线和串型传输总线。并行传输总线又可按传输数据宽度分为8位、16位、32位、64位等传输总线。
- 按照总线的使用范围可划分为计算机总线、测控总线、网络通信总线等。
- 按照连接部件的不同可分为片内总线、系统总线、通信总线。
片内总线
片内总线是指芯片内部的总线。比如在CPU芯片的内部：寄存器与寄存器之间、寄存器与算数逻辑运算单元ALU之间都用片内总线连
系统总线
系统总线是指在CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。又称为板级总线或板间总线。系统总线可以按照传输信息的不同分为：数据总线、地址总线和控制总线。
- 数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线。数据总线的位数与机器字长、存储字长有关。数据总线的位数又称为数据总线宽度。
- 地址总线：主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在存储单元的地址或在I/O设备的地址。地址线的位数与存储单元的个数有关。如地址线为20根，那么对应的存储单元个数为2^20。
- 控制总线：用来发出各种控制信号的传输线。
通信总线
用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。比如计算机与计算机，计算机与打印设备。
存储器
概述
存储器的分类
- 按存储介质分类
- 存储介质主要有半导体器件、磁性材料和光盘等。
- 半导体存储器：存储原件由半导体器件组成的存储器。优点：体积小、功耗低、存取时间短。缺点：当电源消失时，存储信息也会跟着丢失。属于易失性存储器。
- 磁表面存储器：是在金属或塑料基体上涂一层磁性材料作为记录介质。 常见的磁表面存储器有磁盘、磁带和磁鼓。具有非易失性。
- 磁芯存储器：优点：不易失的永久记忆存储器，缺点：体积大、工艺复杂、功耗太大。目前不使用。
- 光盘存储器：用激光在记录介质上进行读写操作的存储器。具有非易失性，且记录密度高、耐用性好、可造性高、可互换性强。
- 按存取方式分类
- 随机存储器RAM：是一种可读/写存储器。特点：存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取，且存取时间跟存储单元的物理位置无关。多用于主存中。因为存储信息原理的不同可分为静态RAM（以触发器原理寄存信息）和动态RAM（以电容充放电原理寄存信息）
- 只读存储器ROM：只能独处存储器的内容，而不能对其重新写入的存储器。随着半导体技术的发展，逐渐派生为可编程只读存储器（PROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM）、用电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、闪速存储器。
- 串行访问存储器：在对存储单元进行读写操作时，需要按其物理位置的先后顺序寻找地址的存储器称为串行访问存储器。
- 顺序存取存储器：磁带
- 直接存取存储器：磁盘
- 按在计算机中的作用分类
- 主存储器：主存，可以和CPU直接交换信息。
- 辅助存储器：辅存，用来存放当前暂时不用的程序和数据，不能与CPU直接交换信息。分为磁盘、磁带、光盘等。
- 缓冲存储器：缓存，起缓冲作用。
- 速度：主存>缓存>辅存
- 容量：辅存>缓存>主存
- 价格：主存>缓存>辅存
存储器的层次机构
- 存储器
- 缓存
- 主存
- 磁盘
- 磁带
主存储器
存储器与CPU的连接
存储容量的扩展
- 位扩展
- 字扩展
- 字、位扩展
存储器与CPU的连接
- 地址线的连接
- 数据线的连接
- 读写命令线的连接
- 片选线的连接
- 合理选择存储芯片
- 例题
存储器的校验
奇偶校验
汉明码
CRC码
提高访存速度的措施
高位交叉编址
低位交叉编址
高速缓冲处理器
概述
存储系统的三级存储系统
工作原理
Cache-主存空间的基本结构
Cache-主存地址映射
直接映射
全相联映射
组相联映射
替换策略
输入输出系统
这部分我们老师没讲，等我有时间就补上，先列个大概框架。
概述
I/O设备
I/O接口
程序查询方式
程序中断方式
DMA方式
标签：计算机系统,主存,计算机,系统总线,存储器,总线,总线结构,硬件,CPU 来源： https://blog.csdn.net/weixin_45906196/article/details/118574117