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计算机体系结构ppt课件

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计算机体系结构完整讲义ppt课件

计算机体系结构完整讲义ppt课件

• 计算机的更新换代
– 第一代：电子管计算机 – 第二代：晶体管计算机
硬件设计公理： 越小越快
– 第三代：中小规模集成电路
– 第四代：大或超大规模集成电路
– 第五代：VLSI(甚大规模集成电路)
计算机性能的大幅度提高和更新换代，一方面依靠 器件的不断更新，同时也依赖系统结构的不断改进。
30
二 按计算机系统成本分类
• 是对计算机系统中各机器级之间界面的划 分和定义，以及对各级界面上、下的功能 进行分配
– 1964年，IBM/360系列机的总设计工程师G.M. Amdahl、G.A. Blauw、F.P. Brooks等人提出。 也称体系结构。
– 是从程序员的角度所看到的系统的属性，是 概念上的结构和功能上的行为
• 1.2.2 计算机系统的设计方法
• ---软硬件舍取的基本原则 • ---计算机系统设计者的主要任务 • ---计算机系统设计的基本方法 （三种）
• 计算机语言：是用以描述控制流程的、 有一定规则的字符集合
– 语言不是专属软件范畴，可以介属于计算机 系统的各个层次，具有不同作用
4
1.1.1计算机系统的多级层次结构
从使用语言的角度上，将计算机系统 看成按功能划分的多级层次结构
机器、汇编、高级、应用语言
低级
高级
后者比前者功能更强、使用更方便；
而前者是后者发展的基础，在单条指令的 执行速度相比较，前者更快。
•第1章 •第2章 •第3章 •第4章 •第5章 •第6章
计算机系统设计基础 数据表示与指令系统性能分析 流水技术和向量处理 阵列计算机 多处理机系统 数据流计算机
1
第1章 计算机系统设计基础
• 1.1 计算机系统的基本概念 • 1.2 计算机系统的设计技术 • 1.3 计算机系统的性能评价 • 1.4 计算机系统结构的发展

《计算机体系结构》课件

《计算机体系结构》课件

ABCD
理解指令集体系结构、处 理器设计、存储系统、输 入输出系统的基本原理和 设计方法。
培养学生对计算机体系结 构领域的兴趣和热情，为 未来的学习和工作打下坚 实的基础。
CHAPTER
02
计算机体系结构概述
计算机体系结构定义
计算机体系结构是指计算机系统的整 体设计和组织结构，包括其硬件和软 件的交互方式。
CHAPTER
06
并行处理与多核处理器
并行处理概述
并行处理
指在同一时刻或同一时间间隔内 完成两个或两个以上工作的能力
。
并行处理的分类
时间并行、空间并行、数据并行和 流水并行。
并行处理的优势
提高计算速度、增强计算能力、提 高资源利用率。
多核处理器
1 2
多核处理器
指在一个处理器上集成多个核心，每个核心可以 独立执行一条指令。
间接寻址
间接寻址是指操作数的有效地址通过寄存器间接给出，计算机先取出 寄存器中的地址，再通过该地址取出操作数进行操作。
CHAPTER
04
存储系统
存储系统概述
存储系统是计算机体系结构中 的重要组成部分，负责存储和 检索数据和指令。
存储系统通常由多个层次的存 储器组成，包括主存储器、外 存储器和高速缓存等。
《计算机体系结构》ppt 课件
CONTENTS
目录
• 引言 • 计算机体系结构概述 • 指令系统 • 存储系统 • 输入输出系统 • 并行处理与多核处理器 • 流水线技术 • 计算机体系结构优化技术
CHAPTER
01
引言
课程简介
计算机体系结构是计算机科学的一门核心课程，主要研究计算机系统的基本组成、组织结构、工作原 理及其设计方法。

计算机网络体系PPT课件

计算机网络体系PPT课件

分层所需要完成的功能
层数多少要适当
1
若层数太少， 就会使每一 层的协议太 复杂。
2
层数太多又会 在描述和综合 各层功能的系 统工程任务时 遇到较多的困 难。
网络体系结构
• 网络的体系结构(architecture)是计算机网络 的各层及其协议的集合。
• 计算机网络的体系结构就是这个计算机网 络及其构件所应完成的功能的精确定义。
通信服务模块 网络接入模块
网络 接口
通信网络
网络 接口
通信服务模块 网络接入模块
网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作 例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。
分层的好处
易于维护 ☺ 各层之间是独立的。
灵活性好。 结构上可分割开。 能促进标准化工作。
1.7.2 协议与划分层次
划分层 次划分 层次的 必要性
确信对方已做好接 收和存储文件的准 备。双方协调好一 致的文件格式。
可以将要做的工
作进行如下的划 分。
两个主机将文件 传送模块作为最 高的一层 。剩下
的工作由下面的 模块负责。
两个主机交换文件
主机 1 文文件件传传送送模模块块
只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的
计算机网络体系结构
1.7.1 计算机网络体系结构的形成
1.7.2
协议与划分层次
1.7.3
具有五层协议的体系结构
1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点
1.7.5
TCP/IP的体系结构
1.7.1 计算机网络体系结构的形成
• 相互通信的两个计算机系统必须高度协 调工作才行，而这种“协调”是相当复 杂的。
实体、协议、服务和服务访问点（二）

计算机体系结构精选ppt

计算机体系结构精选ppt
• 中央处理器和主存储器构成了计算机主体， 称为主机；相对地又把I/O设备称作外围设备或 外部设备，简称外设。
• 于是，计算机又被看成是由主机和外设两 大部分组成。但无论怎样划分，计算机的5大 部件始终是相对独立的子系统，缺一不可。
3.1.2 计算机硬件的典型结构
• 计算机系统的硬件结构包括各种形式的总线结构和通 道结构，它们是各种大、中、小、微型计算机的典型 结构体系。
第三章 计算机体系结构
• 硬件和软件是学习计算机知识经常遇到的术语。 硬件是指计算机系统中实际设备的总称。它可
以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件
或设备，或由它们组成的计算机部件或整个计 算机硬件系统。
• 计算机系统包括大型机、中小型机以及微机等 多种结构形式，其硬件主要包括: 运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备等部件。
息的通路叫输入/输出总线(I／O总线)，各种I/O设备通过
I/O接口连接在I/O总线上。
这种结构的优点是控
制线路简单，对I/O
总线的传输速率相对
地可降低一些要求。
缺点是I/O设备与主
存储器之间交换信息
一律要经过CPU，将
耗费CPU大量时间，
降低了CPU的工作效
率。
3．小型机的总线型结构
（3）以存储器为中心的双总线结构
备之间均可以通过系统总线交换信息。
备与主存储器交换信息时，
CPU还可以继续处理默认的不
需要访问主存储器或I/O设备
的工作。缺点是同一时刻只允
许连接到单总线上的某一对设
备之间相互传递信息，限制了
信息传送的吞吐量(或称速率)。
此外，单总线控制逻辑比专用
的存储总线控制逻辑更为复杂，

计算机硬件体系结构_图文

计算机硬件体系结构_图文

3.2 微型计算机主机结构
3.2.4 内存储器 内存储器在主机内部(简称内存)，一般由半
导体材料构成。内存储器可分为只读存储器和 随机读写存储器。
内存储器分类
3.2 微型计算机主机结构
1. 只读存储器 •特点：存储的信息只能读出，不能随机改写或 存入，断电后信息不会丢失，可靠性高。 •ROM分类
3.1 计算机系统的构成 典型的计算机硬件体系结构如下 ：
CPU
（含运算 器和控制
器）
地址总线（AB ）
数据总线（DB）
控制总线（CB）
RAM
ROM
I/O接口
I/O设备
3.1计算机系统的构成
冯·诺依曼计算机体系结构的主要特点是： (1) 采用二进制形式表示程序和数据。 (2) 计算机硬件是由运算器、控制器、存储器、输 入设备和输出设备五大部分组成 。 (3) 程序和数据以二进制形式存放在存储器中。 (4) 控制器根据存放在存储器中的指令 (程序) 工作 。
② 数据总线。传输的是数据，一般是双向传输 。CPU进行“读”时，数据由外设流向CPU，当CPU进 行“写”时，数据由CPU流向外设。
③ 控制总线。传输的是对外设进行控制和状态 检测的信号，有的是CPU向内存或外部设备发出的信 号；有的是内存或外部设备向CPU发出的信号。对每 条控制线而言信号是单向传送，但作为整体是双向的 。
3.2 微型计算机主机结构
3.2.5 总线 总线：是一组连接各个部件的公共通信线路，是计 算机内部传输指令、数据和各种控制信息的高速通 道，是计算机硬件的一个重要组成部分。 总线按所传输信号不同可分为： 数据总线 地址总线 控制总线。
3.2 微型计算机主机结构
① 地址总线。传输的是地址信号，一般是单向 传输。当CPU需要访问某个外设时，它向地址总线发 出相应外设的地址信号，以选择某个外设。

计算机系统组成的ppt课件

计算机系统组成的ppt课件

PCI和AGP：都属于VGA卡，有3D加速功能，显存2M以上，分辨 率1280×1024以上，显示速度快。目前AGP最常用。
7、辅助存储器
（1）磁盘类存储器 软盘：3.5英寸高密度容量=2面×80磁道×18扇区×512B=1.44MB 硬盘：由若干个磁性圆盘组成。 存储容量=磁头数×柱面数×扇区数×每扇区字节数（512B）
外置式：连接串行口。
内置式：插在扩展槽上。 PC卡式：笔记本专用。
ISDN：综合业务数字网，利用一个通信网实现各种通信业务。
窄带-ISDN：2B+1D，144kbps（128+16=144）。
远程通信 PC 通信线 传真机 ISDN 通信线 通过ISDN的连接 公司的LAN 模拟电话 传真机 在线服务 电话 网络
数据库应用程序 用户
数据库 应用程序
DBMS
DB
（5）数据仓库 数据仓库是面向主题的、集成化的、稳定的、随时间变化的数据集合， 用以支持决策管理的一个过程。
2、应用软件 （1）文字处理软件 WPS、Word 等。 （2）表格处理软件 Excel、Lotus l-2-3 等。 （3）管理系统软件 财务管理软件、人事管理软件等。 （4）辅助设计软件 Auto CAD 等。 （5）实时控制软件 监察控制和数据采集SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)。 目前在PC上流行的有：FIX、InTouch、 Lookout。
它的作用是控制整 个计算机的各个部 件有条不紊的工作
地址：为了区分存储体内不同的存储单元，每 个存储单元都有一个编号，称为存储单元的地址。 存储容量：一个存储器中存储单元的总数称为 该存储器的存储容量。 表示存储容量的单位有字节（B）、KB、MB、 GB、TB，它们之间的关系是 1 KB = 1024 B， 1 MB = 1024 KB， 1 GB = 1024 MB， 1 TB = 1024 GB 。

计算机网络体系结构和拓扑结构课件

计算机网络体系结构和拓扑结构课件

网状拓扑
总结词
网状拓扑是一种复杂的网络拓扑结构，其中任意两个节点之间都可能存在通信路径。
详细描述
网状拓扑提供了高度的灵活性和可靠性，因为多个路径可用于数据传输和故障恢复。然而，网状拓扑 结构的实现和维护成本较高，且需要复杂的路由协议来管理通信路径。
03 网络设备与互联技术
路由器
路由器是用于连接不同网络的 设备，能够根据IP地址将数据 包从一个网络转发到另一个网络。
交换机是一种基于MAC地址识别数据交换的设 备，能够根据MAC地址将数据帧从一个端口转 发到另一个端口。
交换机的主要功能包括数据帧的过滤和转发、 VLAN划分等。
网关
01
网关是用于连接不同协议网络的 设备，能够实现不同协议之间的 转换和数据交换。
02
网关可以用于实现局域网与广域 网之间的连接、不同协议之间的
计算机网络体系结构 和拓扑结构课件
目录
CONTENTS
• 计算机网络体系结构 • 计算机网络拓扑结构 • 网络设备与互联技术 • 网络协议与网络安全
01 计算机网络体系结构
OSI参考模型
• OSI简介：OSI（Open Systems Interconnection）参考模型 是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于描述计算机网络协 议的分层模型。它定义了网络协议的七个层次，从上到下分别 是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层 和物理层。
DNS协议
01
02
03
DNS（域名系统）协议用于将域 名转换为IP地址。
通过DNS协议，用户可以在浏览 器中输入域名，系统会自动将其 转换为相应的IP地址，从而实现 网页的访问。
DNS协议采用分布式数据库系统， 将域名和IP地址映射关系分散存 储在多个DNS服务器中，提高了 系统的可靠性和可扩展性。

《计算机体系结构》课件

《计算机体系结构》课件

计算机体系结构的应用领域
1
云计算
了解云计算架构的特点和应用领域，
物联网
2
如基础设施即服务（IaaS）和软件 即服务（SaaS）。
探索物联网架构的设计原则和适用
场景，如智能家居和智慧城市。
3
人工智能
了解人工智能系统的计算机体系结 构，包括深度学习和神经网络。
总结和展望
通过本课件，我们深入了解了计算机体系结构的定义、重要性、经典模型和 应用领域。希望这些知识能够帮助您更好地理解和应用计算机体系结构的原 理和思想。
3
多核处理器
了解多核处理器的原理，以及如何充分利用多核架构提高系统性能。
计算机体系结构的演进
主机计算机时代
个人计算机时代
回顾早期大型计算机的发展， 如IBM System/360系列。
介绍个人计算机的崛起，如 IBM PC和Apple Macintosh。
云计算时代
探索云计算的概念和发展， 如Amazon Web Services和 Microsoft Azure。
《计算机体系结构》PPT 课件
欢迎来到《计算机体系结构》PPT课件！在这里，我们将深入探讨计算机体系 结构的定义、重要性、经典模型以及应用领域。让我们一起展望计算机体系 结构的未来吧！
课程介绍
探索计算机架构的奥秘
了解计算机体系结构的基本概念和学习目标，以及如何应用这些知识。
重要性与应用
探索计算机体系结构在各个领域中的重要性和应用，如云计算、物联网和人工智能。
2 可伸缩性
计算机体系结构的合 理设计可以实现系统 的可扩展性，适应不 断增长的需求。
3 可靠性
合理的计算机体系结 构可以提高系统的可 靠性，减少故障和中 断。

计算机网络体系结构OSI模型课件

计算机网络体系结构OSI模型课件

信道传输
信号通过物理媒介（如电缆、光纤等 ）进行传输。
信号解码
在接收端，信号被解码还原成原始信 息。
差错控制
为了确保数据的完整性和准确性，通 信协议中包含差错控制机制，如校验 和、重传、确认等。
04
OSI模型与TCP/IP模型比较
OSI模型与TCP/IP模型的差异
层次数量
实现方式
OSI模型有7个层次，而TCP/IP模型只 有4个层次。
应用层
总结词
应用程序接口和通信服务
详细描述
应用层为应用程序提供接口，以实现各种网络通信服务。它处理用户请求和响应，并负 责应用程序之间的通信。常见的应用层协议包括HTTP、FTP、SMTP等。
03
OSI模型各层之间的关系与通信原理
各层之间的关系
数据链路层与物理层的关系
数据链路层通过物理层提供的比特流传输数据，对数据进行控制 ，保证数据的正确传输。
层次对应关系
OSI模型中的某些层次与TCP/IP模 型中的层次存在对应关系，例如 OSI模型的应用层与TCP/IP模型的 应用层相对应。
协议独立性
两者都强调协议的独立性，即各层 只关心本层的协议，不受其他层的 影响。
OSI模型与TCP/IP模型的融合与发展
融合
随着网络技术的发展，OSI模型与TCP/IP 模型的界限逐渐模糊，两者在某些方面 开始融合。例如，在实际应用中，某些 设备或系统可能同时实现了OSI模型和 TCP/IP模型的某些层次。
网络层
总结词
数据包的路由和转发
详细描述
网络层负责将数据包从源地址发送到目的地址。它通过路由协议确定最佳路径，并在每个节点上转发数据包。这 一层还处理地址解析和数据包的分段。

计算机体系结构.ppt

计算机体系结构.ppt

8种属性
• 1·机内数据表示：硬件能直接 辨识和操作的数据类型和格式 计算机体系结构 计算机体系结 构
• 2·寻址方式：最小可寻址单位、 寻址方式的种类、地址运算
• 3·寄存器组织：操作寄存器、 变址寄存器、控制寄存器及专 用寄存器的定义、数量和使用 规则
• 4·指令系统：机器指令的操作 类型、格式、指令间排序和控 制机构
基本概念
• 计算机体系结构就是指适当地组织在一起的一系列系统元 素的集合，这些系统元素互相配合、相互协作，通过对信 息的处理而完成预先定义的目标。通常包含的系统元素有： 计算机软件、计算机硬件、人员、数据库、文档和过程。 其中，软件是程序、数据库和相关文档的集合，用于实现 所需要的逻辑方法、过程或控制；硬件是提供计算能力的 电子设备和提供外部世界功能的电子机械设备(例如传感 器、马达、水泵等)；人员是硬件和软件的用户和操作者； 数据库是通过软件访问的大型的、有组织的信息集合；文 档是描述系统使用方法的手册、表格、图形及其他描述性 信息；过程是一系列步骤，它们定义了每个系统元素的特 定使用方法或系统驻留的过程性语境。
谢谢欣赏！
Байду номын сангаас
• 计算机系统结构的逻辑实现，包括机器内部数据流和控制 流的组成以及逻辑设计等。其目标是合理地把各种部件、 设备组成计算机，以实现特定的系统结构，同时满足所希 望达到的性能价格比。一般而言，计算机组成研究的范围 包括：确定数据通路的宽度、确定各种操作对功能部件的 共享程度、确定专用的功能部件、确定功能部件的并行度、 设计缓冲和排队策略、设计控制机构和确定采用何种可靠 技术等。计算机组成的物理实现。包括处理机、主存等部 件的物理结构，器件的集成度和速度，器件、模块、插件、 底板的划分与连接，专用器件的设计，信号传输技术，电 源、冷却及装配等技术以及相关的制造工艺和技术。
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• 中央处理器和主存储器构成了计算机主体， 称为主机；相对地又把I/O设备称作外围设备或 外部设备，简称外设。
• 于是，计算机又被看成是由主机和外设两 大部分组成。但无论怎样划分，计算机的5大 部件始终是相对独立的子系统，缺一不可。
3.1.2 计算机硬件的典型结构
• 计算机系统的硬件结构包括各种形式的总线结构和通 道结构，它们是各种大、中、小、微型计算机的典型 结构体系。
软件资源的增多， 信息存储问题就十 分突出，促使由一 级存储发展到多级 存储，甚至在主存 储器一级也采用多 存储体交叉访问技 术，出现了以存储 系统为核心的计算 机系统结构。
第三章 计算机体系结构
• 硬件和软件是学习计算机知识经常遇到的术语。 硬件是指计算机系统中实际设备的总称。它可 以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件 或设备，或由它们组成的计算机部件或整个计 算机硬件系统。
• 计算机系统包括大型机、中小型机以及微机等 多种结构形式，其硬件主要包括: 运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备等部件。
一、计算机系统的硬件结构
计算机系统包括大型计算机、中小型 计算机、微型计算机等各种不同的硬件结 构，不同种类的计算机硬件结构具有不同 的硬件体系和结构特点，本节简要介绍不 同计算机的硬件结构。
3.1.1 现代计算机结构的特点 3.1.2 计算机硬件的典型结构 3.1.3 微型计算机常见总线标准
3.1.1 现代计算机结构的特点
• 1．总线 • 所谓总线，就是CPU、内存储器和I/O接口之间相互交
换信息的公共通路，各部件通过总线连成一个整体。 所有的外围设备也通过总线与计算机相连。按传送信 息的类别，总线可以分为三种：地址总线（Address Bus 缩写为AB）、数据总线（Data Bus 缩写为DB）和 控制总线（Control Bus 缩写为CB）。地址总线传送存 储器和外围设备的地址，数据总线传送数据，控制总 线则是管理协调各部分的工作,图3-2所示。
线的负担，又提高了传输速率。缺点是需要增加硬件。
4．大、中型计算机的通道型结构
图3-7是大、中型计算机的通道型结构，分主机、通道、 I/O控制器和I/O设备四级。组成大、中型计算机的目的 是为了扩大系统的功能和提高系统的效率。扩大系统 的功能要求配备日益增多的硬件和软件资源，提高系
统的效率则强调合理地管理和调度资源。
•
计算机体系结构指的是构成计算机系统主
要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些
部件之间的连接方式。
本章主要内容
一、计算机系统的硬件结构
1 现代计算机结构的特点 2 计算机硬件的典型结构
3 微型计算机常见总线标准
二、计算机系统的硬件组成
1 中央处理器 2 存储器 3 输入/输出设备 4 主机板
三、计算机的主要技术指标
3．小型机的总线型结构
（1）单总线结构
图3-4是单总线的计算机系统。中央处理器、 主存储器和I/O设备（通过I/O接口）以同等 地位连接到系统总线上。CPU与主存储器、 主存储器与I/O设备、CPU与I/O设备、I/O设
备之间均可以通过系统总线交换信息。
这种结构的优点是各种I/O设 备的寄存器和主存储器的存储 单元可以统一编址，CPU可以 通过统一的传送指令像访问主 存储单元一样地访问I/O设备。 既便于控制，又易于扩充系统 需要添置的I/O设备；当I/O设 备与主存储器交换信息时， CPU还可以继续处理默认的不 需要访问主存储器或I/O设备 的工作。缺点是同一时刻只允 许连接到单总线上的某一对设 备之间相互传递信息，限制了 信息传送的吞吐量(或称速率)。 此外，单总线控制逻辑比专用 的存储总线控制逻辑更为复杂， CPU通过单总线向主存储器存 取信息要比通过存储总线存取 稍慢些。这种结构广泛用在小 型计算机和微型计算机中。
• 现代计算机的结构以存储器为中心。
图3-1所示结构的计算机， 其工作步骤为：首先输入 设备在控制器的控制下将 原始数据和计算步骤输入 存储器，其次控制器从存 储器读出计算步骤(指令系 列)，然后控制器控制运算 器和存储器依次执行每一 个计算步骤(指令)，最后， 控制器控制输出设备以各 种方式从存储器输出计算 结果。
3．小型机的总线型结构 （2）CPU为中心的双总线结构
图3-5是以CPU为中心的双总线结构，连接CPU和主存储器的是
存储总线，CPU通过该总线从主存储器中取出指令和数据，并
把处理结果经该总线送回主存储器。CPU与I/O设备交换信息
的通路叫输入/输出总线(I／O总线)，各种I/O设备通过I/O
接口连接在I/O总线上。
• 2．微型机的一般结构
• 图3-3是微型计算机的一般结构图，尽管把总线按信息 类型分成了地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB， 但仍然属于单总线结构。
•图中将存储器分成两类芯片，只 读存储器ROM中固定存放一些系 统程序（如监控程序等），随机 存储器RAM用于存储用户程序和 一些需要调入调出的系统程序。 I/O接口芯片可以是若干块，各种 I/O设备要通过I/O接口与总线相 连。
• 与冯·诺依曼型计算机结构—样，图3-1所 示结构的计算机也由5大部件组成。
• 其中，控制器（简称CU）和运算器 (又称算术 逻辑单元，简称ALU)在计算机中直接完成信 息处理的任务，合称中央处理器(简称CPU)， 输入设备和输出设备合称输入/输出设备(简称 I/O设备)，加上主存储器(简称M·M)构成现代 计算机3大部分。
这种结构的优点是控
制线路简单，对I/O
总线的传输速率相对
地可降低一些要求。
缺点是I/O设备与主
存储器之间交换信息
一律要经过CPU，将
耗费CPU大量时间，
降低了CPU的作效
率。
3．小型机的总线型结构
（3）以存储器为中心的双总线结构
图3-6是以存储器为中心的双总线结构。这种结构既保持了 单总线结构的优点，又在CPU和主存储器之间设置了一组高 速存储总线，供CPU与主存储器交换信息。当主存储器通过 存储总线和CPU交换信息时，主存储器还可以通过系统总线 和I/O设备交换信息，而不必经过CPU控制，即减轻了系统总