计算机组成原理--第10章 输入输出接口

第3章6、二进制左移一位，则数值_a____；二进制右移一位，则数值__b_____。

a)增大一倍b)减小一倍c)增大10倍b)减小10倍7、8位二进制无符号定点整数能表示的数值范围是d ，8位二进制补码定点整数能表示的数值范围是 a 。

a)-128~127 b) –127~127 c)0~127 d) 0~255 e) 0~2568、8位原码能表示的数据个数是 c ；8位补码能表示的数据个数是 d 。

a)127 b)128 c)255 d)256第4章1 DRAM地址分两次输入（行选通RAS、列选通CAS）的目的是_b________。

a)缩短读/写时间b)减少芯片引出端线数c)刷新第5章9 在指令系统中采用 b 寻址方式的指令其长度最短。

a)立即数b)寄存器c)直接d)变址10、一条指令字长16位，存储器按字节编址，在读取一条指令后，PC的值自动加__b____。

a)1 b)2 c)4 d)-111、某计算机存储器按字（16位）编址，每取出一条指令后PC值自动+1，说明其指令长度是___b_____。

a)1个字节b)2个字节c)4个字节第6章7、在取指令操作完成之后，PC中存放的是 c 。

a）当前指令的地址b）下一条实际执行的指令地址c）下一条顺序执行的指令地址PC+1d）对于微程序控制计算机，存放的是该条指令的微程序入口地址。

8、控制存储器用来存放__d_____。

a)机器指令和数据b)微程序和数据c)机器指令和微程序d)微程序第8章3、在大多数磁盘存储器中，以下正确的是_b__。

a)各个磁道的位密度相等b)内圈磁道的位密度较大c)外圈磁道的位密度较大c)磁盘读写信息的最小单位是字节4 大多数情况下，对于磁盘，以下叙述正确的是__d___。

a)依靠磁盘的旋转定位磁道b)依靠磁臂的移动定位扇区c)外圈磁道与内圈磁道的容量不同d)访问磁道的地址用盘面号、磁道号和扇区号来表示。

扇区是最小访问单元。

《计算机组成原理》教学大纲一、课程概述《计算机组成原理》是计算机科学与技术、电子信息工程等专业的一门重要基础课。

本课程主要介绍计算机的基本组成和工作原理，使学生全面了解计算机硬件体系结构，包括计算机历史发展、指令系统、CPU设计、存储器层次结构、输入输出系统、总线结构等内容。

二、教学目标1.了解计算机硬件的组成和工作原理。

2.理解计算机的历史发展过程，掌握计算机的分类和体系结构。

3.掌握计算机指令系统的设计原则和常见指令的执行过程。

4.熟悉CPU的基本组成和工作原理，能够设计简单的CPU。

5.理解存储器层次结构的原理，熟悉常见的存储器技术。

6.了解输入输出系统的原理和常见的接口技术。

7.掌握计算机总线的分类和工作原理。

三、课程具体内容及教学安排1.计算机硬件体系结构（2周）-计算机硬件的分类和功能-冯·诺依曼计算机体系结构-CISC和RISC指令集架构2.指令系统设计与实现（3周）-指令系统的基本要求-ISA的设计原则-MIPS指令系统设计与实现3.CPU设计与实现（4周）-CPU的基本结构和功能-数据通路和控制器的设计与实现-单周期CPU与多周期CPU的设计比较4.存储器层次结构（3周）-存储器的分类和特点-存储器的层次结构和映射方式- Cache的设计原理和优化策略5.输入输出系统（2周）-输入输出设备的分类和特点-输入输出接口的工作原理与设计-DMA和中断的处理机制6.总线结构（2周）-总线的分类和特点-总线的时序与仲裁机制-PCI和PCIe总线的基本原理四、教学方法1.理论授课：介绍计算机的基本原理和概念。

2.实践操作：通过实验课程，让学生动手操作实际的计算机硬件和软件，加深对计算机组成原理的理解。

3.讨论与研讨：组织学生进行小组讨论和报告汇报，共同探讨计算机组成原理的相关问题。

4.相关案例分析：通过实际案例分析计算机组成原理在实际应用中的作用和影响。

五、教材和参考书教材：参考书：1. 《计算机组成与设计：硬件/软件接口》（原书第4版）（Patterson和Hennessy编著）2. 《计算机组成与体系结构》（英文版）（David A. Patterson和John L. Hennessy编著）3.《计算机组成原理及其实践》（胡伟编著）六、评分方式1.平时成绩：包括出勤情况、作业完成情况和课堂表现等。

计算机组成原理基础知识-输⼊输出系统四.输⼊输出系统--输⼊输出系统由I/O软件和I/O硬件两部分组成--I/O设备 输⼊设备：完成输⼊程序、数据、命令等功能：键盘、⿏标、触摸屏、其他 输出设备：显⽰设备、打印设备 其他I/O设备：终端设备、A/D与D/A转换器、汉字处理设备等--I/O接⼝ 接⼝可以看做是两个系统或两个部件的交接部分 接⼝的功能：选址功能、传送命令的的功能、传送数据的功能、反应I/O设备状态的功能 接⼝类型：按不同⽅式分类有以下⼏种： 按数据传送⽅式分类：有并⾏接⼝和串⾏接⼝ 按功能选择的灵活性分类：有可编程接⼝和不可编程接⼝ 按通⽤性分类：有通⽤接⼝和专⽤接⼝ 按数据传送的控制⽅式分类：有程序型接⼝和DMA型接⼝--I/O设备与主机交换信息（信息传送）的控制⽅式 共五种：程序查询⽅式、程序中断⽅式、直接存储器存取⽅式（DMA）、I/O通道⽅式、I/O处理机⽅式（此处只了解前三种） -程序查询⽅式：由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，从⽽控制I/O设备与主机交换信息 -程序中断⽅式：计算机在执⾏程序的过程中、当出现异常情况或特殊请求时，计算机停⽌现⾏程序的运⾏，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后在返回到现⾏程序的中断处，继续执⾏原程序，这就是中断。

把实现中断所需的软硬件技术统称为中断技术 中断服务程序流程：保护现场、中断服务、恢复现场、中断返回 -DMA：直接存储器存取⽅式 在DMA⽅式中，主存与I/O设备之间有⼀条数据通路。

主存与I/O设备交换信息时，⽆需调⽤中断服务程序 通常DMA与主存交换数据时采⽤如下三种⽅式 停⽌CPU访存、周期挪⽤（或周期窃取）、DMA与CPU交替访问。

计算机组成原理目录目录如下：第1篇概论第1章计算机系统概论1.1 计算机系统简介1.1.1 计算机的软硬件概念1.1.2 计算机系统的层次结构1.1.3 计算机组成和计算机体系结构1.2 计算机的基本组成1.2.1 冯·诺依曼计算机的特点1.2.2 计算机的硬件框图1.2.3 计算机的工作步骤1.3 计算机硬件的主要技术指标1.3.1 机器字长1.3.2 存储容量1.3.3 运算速度1.4 本书结构思考题与习题第2章计算机的发展及应用2.1 计算机的发展史2.1.1 计算机的产生和发展2.1.2 微型计算机的出现和发展2.1.3 软件技术的兴起和发展2.2 计算机的应用2.2.1 科学计算和数据处理2.2.2 工业控制和实时控制2.2.3 网络技术的应用2.2.4 虚拟现实2.2.5 办公自动化和管理信息系统2.2.6 CAD/CAM/CIMS2.2.7 多媒体技术2.2.8 人工智能2.3 计算机的展望思考题与习题第2篇计算机系统的硬件结构第3章系统总线3.1 总线的基本概念3.2 总线的分类3.2.1 片内总线3.2.2 系统总线3.2.3 通信总线3.3 总线特性及性能指标3.3.1 总线特性3.3.2 总线性能指标3.3.3 总线标准3.4 总线结构3.4.1 单总线结构3.4.2 多总线结构3.4.3 总线结构举例3.5 总线控制3.5.1 总线判优控制3.5.2 总线通信控制思考题与习题第4章存储器4.1 概述4.1.2 存储器的层次结构4.2 主存储器4.2.1 概述4.2.2 半导体存储芯片简介4.2.3 随机存取存储器4.2.4 只读存储器4.2.5 存储器与CPU的连接4.2.6 存储器的校验4.2.7 提高访存速度的措施4.3 高速缓冲存储器4.3.1 概述4.3.2 Cache—主存地址映射4.3.3 替换策略4.4.1 概述4.4.2 磁记录原理和记录方式4.4.3 硬磁盘存储器4.4.4 软磁盘存储器4.4.5 磁带存储器4.4.6 循环冗余校验码4.4.7 光盘存储器思考题与习题附录4A 相联存储器第5章输入输出系统5.1 概述5.1.1 输入输出系统的发展概况5.1.2 输入输出系统的组成5.1.3 I/O设备与主机的联系方式5.1.4 I/O设备与主机信息传送的控制方式5.2 I/O设备5.2.1 概述5.2.2 输入设备5.2.3 输出设备5.2.4 其他I/O设备5.2.5 多媒体技术5.3 I/O接口5.3.1 概述5.3.2 接口的功能和组成5.3.3 接口类型5.4 程序查询方式5.4.1 程序查询流程5.4.2 程序查询方式的接口电路5.5 程序中断方式5.5.1 中断的概念5.5.2 I/O中断的产生5.5.3 程序中断方式的接口电路5.5.4 I/O中断处理过程5.5.5 中断服务程序的流程5.6 DMA方式5.6.1 DMA方式的特点5.6.2 DMA接口的功能和组成5.6.3 DMA的工作过程5.6.4 DMA接口的类型思考题与习题附录5A ASCⅡ码附录5B BCD码附录5C 奇偶校检码第3篇中央处理器第6章计算机的运算方法6.1 无符号数和有符号数6.1.1 无符号数6.1.2 有符号数6.2 数的定点表示和浮点表示6.2.1 定点表示6.2.2 浮点表示6.2.3 定点数和浮点数的比较6.2.4 举例6.2.5 IEEE754标准6.3 定点运算6.3.1 移位运算6.3.2 加法与减法运算6.3.3 乘法运算6.3.4 除法运算6.4 浮点四则运算6.4.1 浮点加减运算6.4.2 浮点乘除法运算6.4.3 浮点运算所需的硬件配置6.5 算术逻辑单元6.5.1 ALU电路6.5.2 快速进位链思考题与习题附录6A 各种进位制6A.1 各种进位制的对应关系6A.2 各种进位制的转换附录6B 阵列乘法器和阵列除法器附录6C 74181逻辑电路第7章指令系统7.1 机器指令7.1.1 指令的一般格式7.1.2 指令字长7.2 操作数类型和操作类型7.2.1 操作数类型7.2.2 数据在存储器中的存放方式7.2.3 操作类型7.3 寻址方式7.3.1 指令寻址7.3.2 数据寻址7.4 指令格式举例7.4.1 设计指令格式应考虑的各种因素7.4.2 指令格式举例7.4.3 指令格式设计举例7.5 RISC技术7.5.1 RISC的产生和发展7.5.2 RISC的主要特征7.5.3 RISC和CISC的比较思考题与习题第8章 CPU的结构和功能8.1 CPU的结构8.1.1 CPU的功能8.1.2 CPU结构框图8.1.3 CPU的寄存器8.1.4 控制单元和中断系统8.2 指令周期8.2.1 指令周期的基本概念8.2.2 指令周期的数据流8.3 指令流水8.3.1 指令流水原理8.3.2 影响流水线性能的因素8.3.3 流水线性能8.3.4 流水线中的多发技术8.3.5 流水线结构8.4 中断系统8.4.1 概述8.4.2 中断请求标记和中断判优逻辑8.4.3 中断服务程序入口地址的寻找8.4.4 中断响应8.4.5 保护现场和恢复现场8.4.6 中断屏蔽技术思考题与习题第4篇控制单元第9章控制单元的功能9.1 微操作命令的分析9.1.1 取指周期9.1.2 间址周期9.1.3 执行周期9.1.4 中断周期9.2 控制单元的功能9.2.1 控制单元的外特性9.2.2 控制信号举例9.2.3 多级时序系统9.2.4 控制方式9.2.5 多级时序系统实例分析思考题与习题第10章控制单元的设计10.1 组合逻辑设计10.1.1 组合逻辑控制单元框图10.1.2 微操作的节拍安排10.1.3 组合逻辑设计步骤10.2 微程序设计10.2.1 微程序设计思想的产生10.2.2 微程序控制单元框图及工作原理10.2.3 微指令的编码方式10.2.4 微指令序列地址的形成10.2.5 微指令格式10.2.6 静态微程序设计和动态微程序程序设计10.2.7 毫微程序设计10.2.8 串行微程序控制和并行微程序控制10.2.9 微程序设计举例思考题与习题附录10A PC整机介绍10A.1 主板10A.1.1 主板的主要组成部件10A.1.2 CPU芯片及插座(插槽)10A.1.3 内存条插槽10A.1.4 扩展插10A.1.5 配套芯片和器件10A.1.6 主板结构的改进10A.2 芯片组10A.2.1 芯片组的功能10A.2.2 芯片组的组成《计算机组成原理》是2008年1月1日高等教育出版社出版的图书，作者是唐朔飞。

主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。

CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。

运算器：计算机中完成运算功能的部件，则ALU 和寄存器构成。

外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备、输出设备和外存储设备。

数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。

指令：构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。

透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。

位：计算机中的一个二进制的数据代码（0或1），是数据的最小表示单位。

字：数据运算和存储单位，其位数取决于计算机。

字节：衡量数据量以及存储器容量的基本单位，1字节等于8位二进制信息。

字长：一个数据字包含的位数，一般为8位、16位、32位和64位等。

地址：给主存储器不同的存储位置指定的一个二进制编号。

存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。

存储器的访问：对存储器中数据的读操作和写操作。

总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合。

硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。

软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件两种。

兼容：计算机部件的通用性。

操作系统：主要的系统软件，控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。

汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。

汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。

编译程序：将高级语言的程序转换成机器语言程序的计算机软件。

解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，，解释并执行源程序的语句。

系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。

应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。

指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。