第六章存储器与处理器的连接
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对微控制器中连接处理器、储存器和外设的总线的描述微控制器是一种具有处理器、储存器、外设等组成的单芯片微型计算机系统。
在微控制器中,处理器、储存器和外设之间需要互相通信和交换数据,这就需要一种连接处理器、储存器和外设的总线。
总线是一种共享型数据传输结构,它可以将处理器、储存器和外设连接在一起,使它们可以相互传送数据和控制信息。
在微控制器中,总线系统通常由三个主要部分组成:地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于传输处理器发出的地址信息,以便指示储存器和外设的位置。
数据总线用于传输二进制数据,包括程序和数据,以便处理器能够读取或写入储存器和通信外设。
控制总线使用特定的控制信号来协调不同设备的操作,例如开始或结束一个数据传输。
总线的实现方式有许多种,其中最常见的是并行总线和串行总线。
并行总线可以同时传输多个比特或字节,速度较快,但有时需要复杂的硬件实现。
串行总线只能传输一个比特或字节,速度较慢,但可以通过软件实现,具有更好的可编程性。
在微控制器中,总线连接的设备包括处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口、时钟、定时器和其他外设模块。
处理器和存储器通常使用高速接口,而I/O接口和其他外设模块通常使用低速接口。
时钟和定时器的接口通常与处理器和其他模块相同。
总的来说,总线是微控制器中重要的组成部分,是连接处理器、储存器和外设的传输结构。
它可以协调不同设备在微控制器中的操作,如数据传输、地址确认和控制信息的传递。
通过总线,不同的设备可以协同工作,实现系统的整体功能,因此总线的设计和实现是微控制器设计中非常重要的工作。
知识点归纳计算机架构中的处理器与存储器层次结构计算机架构中的处理器与存储器层次结构计算机架构是指计算机系统中使用的各种硬件和软件资源的组织方式和连接方式。
处理器和存储器是计算机架构中最核心的两个组成部分。
在计算机系统中,处理器负责执行指令和处理数据,而存储器则用于存储程序和数据。
在处理器与存储器之间,存在着层次结构,其中各个层次的存储器具有不同的特点和访问速度。
一、计算机架构中的处理器层次结构在计算机架构中,处理器的多层次结构的设计是为了提高计算机的运行效率和性能。
常见的处理器层次结构包括以下几个层次:1. 控制器层:控制器层是处理器层次结构中的最顶层,它负责接收和解析指令,并向其他层次传递指令和控制信号。
控制器层通常由控制单元和时钟电路组成。
2. 算术逻辑单元(ALU):ALU是处理器层次结构中的核心部件,它负责执行算术和逻辑运算。
ALU可以执行加法、减法、乘法、除法等算术运算,同时也可以执行逻辑运算,如与、或、非等运算。
3. 寄存器层:寄存器层是处理器层次结构中与ALU紧密结合的部分,它用于存储指令和数据。
寄存器层的存储容量较小,但访问速度非常快,可以直接与ALU进行数据交换,提高计算效率。
4. 缓存层:缓存层是处理器层次结构中位于主存和寄存器之间的一层,用于缓存最常用的指令和数据。
由于缓存的读写速度比主存快得多,可以减少对主存的访问次数,从而提高计算效率。
5. 总线层:总线层是处理器层次结构中用于传输数据和控制信号的通道。
它负责将指令、数据和控制信号从寄存器、缓存等部件传输到其他组件,如主存、外部设备等。
二、计算机架构中的存储器层次结构存储器层次结构是指计算机系统中各层次存储器的组织方式和访问特点。
常见的存储器层次结构包括以下几个层次:1. 寄存器层:寄存器层是存储器层次结构中最接近处理器的一层,它用于存储指令和数据。
寄存器层的存储容量非常有限,但读写速度非常快,通常用于存储当前执行的指令和相关数据。
第1章概述一、填空题1.电子计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等五部分组成。
2.运算器和控制器集成在一块芯片上,被称作CPU。
3.总线按其功能可分数据总线、地址总线和控制总线三种不同类型的总线。
4.计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为系统总线(或通信总线);用于连接微型机系统内各插件板的总线称为系统内总线(板级总线);CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为内部总线。
5.迄今为止电子计算机所共同遵循的工作原理是程序存储和程序控制的工作原理。
这种原理又称为冯·诺依曼型原理。
二、简答题1.简述微处理器、微计算机及微计算机系统三个术语的内涵。
答:微处理器是微计算机系统的核心硬件部件,它本身具有运算能力和控制功能,对系统的性能起决定性的影响。
微处理器一般也称为CPU;微计算机是由微处理器、存储器、I/O接口电路及系统总线组成的裸机系统。
微计算机系统是在微计算机的基础上配上相应的外部设备和各种软件,形成一个完整的、独立的信息处理系统。
三者之间是有很大不同的,微处理器是微型计算机的组成部分,而微型计算机又是微型计算机系统的组成部分。
2.什么叫总线?为什么各种微型计算机系统中普遍采用总线结构?答:总线是模块与模块之间传送信息的一组公用信号线。
总线标准的建立使得各种符合标准的模块可以很方便地挂在总线上,使系统扩展和升级变得高效、简单、易行。
因此微型计算机系统中普遍采用总线结构。
3.微型计算机系统总线从功能上分为哪三类?它们各自的功能是什么?答:微型计算机系统总线从功能上分为地址总线、数据总线和控制总线三类。
地址总线用于指出数据的来源或去向,单向;数据总线提供了模块间数据传输的路径,双向;控制总线用来传送各种控制信号或状态信息以便更好协调各功能部件的工作。
第3章微处理器及其结构一、填空题1.8086/8088 CPU执行指令中所需操作数地址由EU计算出16 位偏移量部分送BIU ,由BIU 最后形成一个20 位的内存单元物理地址。
第六章存储器系统本章主要讨论内存储器系统,在介绍三类典型的半导体存储器芯片的结构原理与工作特性的基础上,着重讲述半导体存储器芯片与微处理器的接口技术。
6.1 重点与难点本章的学习重点是8088的存储器组织;存储芯片的片选方法(全译码、部分译码、线选);存储器的扩展方法(位扩展、字节容量扩展)。
主要掌握的知识要点如下:6.1.1 半导体存储器的基本知识1.SRAM、DRAM、EPROM和ROM的区别RAM的特点是存储器中信息能读能写,且对存储器中任一存储单元进行读写操作所需时间基本上是一样的,RAM中信息在关机后立即消失。
根据是否采用刷新技术,又可分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)两种。
SRAM是利用半导体触发器的两个稳定状态表示“1”和“0”;DRAM是利用MOS管的栅极对其衬间的分布电容来保存信息,以存储电荷的多少,即电容端电压的高低来表示“1”和“0”;ROM的特点是用户在使用时只能读出其中信息,不能修改和写入新的信息;EPROM可由用户自行写入程序和数据,写入后的内容可由紫外线照射擦除,然后再重新写入新的内容,EPROM可多次擦除,多次写入。
一般工作条件下,EPROM 是只读的。
2.导体存储器芯片的主要性能指标(1)存储容量:存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量,以存储单元的总位数表示,通常也用存储器的地址寄存器的编址数与存储字位数的乘积来表示。
(2)存储速度:有关存储器的存储速度主要有两个时间参数:TA:访问时间(Access Time),从启动一次存储器操作,到完成该操作所经历的时间。
TMC:存储周期(Memory Cycle),启动两次独立的存储器操作之间所需的最小时间间隔。
(3)存储器的可靠性:用MTBF—平均故障间隔时间(Mean Time Between Failures)来衡量。
MTBF越长,可靠性越高。
(4)性能/价格比:是一个综合性指标,性能主要包括存储容量、存储速度和可靠性。