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计算机组成原理与接口技术笔记 16 第十章存储器及其接口

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内存
三组信号：控制信号、地址信号、数据信号
控制信号：主要是存储器的读和写，存储器芯片的片选信号
容量：以字节为单位
4G的内存可以是两个2G的内存条。
1G的内存条中有不同的存储器芯片。
存储器扩展的设计。
存储器芯片的容量通常用它能存储多少二进制位来描述。
存储器的组织形式
可以知道地址总线的宽度和数据总线的宽度。
存储器的访问速度

SRAM（静态RAM）
每个存储单元都用一个锁存器或一个触发器来构造的存储器。
DRAM（动态RAM）
每个存储单元都是用电容来构造的存储器
把地址信号拆分为行地址和列地址，根据行和列来找到对应的单元。
行地址信号和列地址信号是共用相同的引脚的。
分成行列的目的是刷新的时候，每次能刷新一行或者一列，而不是刷新一个单元，这样
能使刷新更快。

内存与cache对比，内存更注重容量，用动态RAM，cache更注重速度，使用静态RAM。
因为静态RAM的每个存储单元需要用一个锁存器和一个触发器来构造，锁存器和触发
器是由多个逻辑门来设计的，每个逻辑门是由多个二极管来实现的，所以容量较小。
动态RAM由于是由电容来设计的，存在电荷泄露的问题，可能会导致1变成0，故要
设计刷新电路，防止存储的数据改变，而刷新时是无法访问内存的，所以访问速度较慢。

低位的直接与地址总线相连，高位的地址信号通过一个地址译码器来作为片选信号来选
中对应的存储器芯片。
存储器芯片的数据总线直接与系统的数据总线连接，因为存储器芯片已经把三态给设计
进去了，如果存储器芯片没有选中，则该芯片的数据总线已经处于高阻态了。

IBM PC的存储器映射表
HMA(high memory area)：高端存储器，286以上的芯片工作在实模式下访问的超过1M
的存储器的范围。
Extended Memory：扩充存储器，在上端存储器（384KB的部分）中，没有被使用的空
间可以被用户使用，这部分就称为扩充存储器。

数据的完整性
写入数据后读出来的数据要是一样的。
通过数据本身是无法知道数据是否准确的，需要增加一些额外的冗余信息来作为判断依
据，增加了信息传递的可靠性。
信息传递的有效性：信息传递的过程中，单位时间内占用单位资源时传输的有效信息的
多少。
信息传递的可靠性：信息传递的过程中，信息准确性。
校验方法：校验和、奇偶校验位、循环冗余校验
1、 ROM采用校验和
a) 把所有的字节按照二进制加到一起，舍弃进位
b) 计算出补码作为校验和字节保留起来
c) 每次启动ROM则先检测所有字节加起来之后再与校验和相加是否等于0，如
果不等于0则是出错了
对于批量数据进行校验比较方便
2、 RAM采用奇偶校验位
a) 加入一个奇偶校验位，使得数据的二进制数含有1的个数为奇数个1则是奇校
验
b) 如果读出来的数据有偶数个1，则是错的，出错则触发不可屏蔽中断
由于每次读取内存只读取一个单元，每次读取都要检测，则不能再采用上面的校验
和来校验了，因为要检测一个字节是否准确就需要一个字节，浪费空间，所以采用
奇偶校验法。
奇偶校验法只能检测出1个位出现错误的情况，但是找不到是哪一位出错的。
3、 硬盘和信息传递采用循环冗余校验

DMA直接存储器存取
完成IO与存储器之间的传递可以直接在DMA控制器的控制下完成。
DMA控制下数据传送的方式
1、 IO与存储器
2、 存储器与存储器
3、 IO与IO
DMA工作时需要先获得对总线的控制权，需要向CPU发出总线请求信号，得到CPU发
出的总线确认信号才能获得对总线的控制权，完成后需要把总线控制权交回给CPU。
获得总线确认信号一定是在总线周期结束之后。

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微机原理及接口技术概述

微机原理及接口技术概述



数据总线DB


控制总线CB

1.2.2 微型计算机的软件系统
操作系统 MS-DOS
汇编程序
文本编辑程序
MASM和LINK

调试程序
DEBUG.EXE
1.3 IBM PC系列机系统
16位IBM PC系列机是32位微机的基础 8088CPU
IBM PC机 IBM PC/XT机 IBM PC/AT机
（1）数—用来直接表征量的多少，它们有大小之分，可进行各种数学 运算。 （2）码—用来指代某个事物或事物的状态属性。计算机对码主要是做 管理、编辑、判断、检索、转换、存储及传输等工作。
1.4.1 计算机中的数

在讨论计算机中的数时，需要说明几个基本概念:
(1)进位计数制---即采用进位的计数方法。采用这种计数方法后人们可以用有限的数 码符号来表示无穷大或无穷小的数。在计算机领域，常用的进位计数制有二进制、十进 制、八进制和十六进制（因本课程不使用八进制数据，故以下从略）。例如，二进制中 有两个数码符号，即0和1,执行逢2进1的运算规则；十进制中有10个数码符号0-9，执行 逢10进1的运算规则；十六进制中有16个数码符号0一9及A一F，执行逢16进1的运算规则。 注意，在十六进制中，数码A表示十进制的10，但决不能记作10，因为1和0是两个十六 进制符号。 (2)基数---某种进位计数制中所包含的数码个数就是该数制的基数（Base），如二进制 的基数为2，N进制的基数为N。基数体现了该数制中进位和借位的原则：当我们在某个 数位上计够一个基数时需要向前进1；反之，从前一位借1可在后一位上当一个完整的基 数来使用。 (3)权—也称权重（Weight），表示进位计数制中各数位的单位值（可形象地理解为每个 数位的单位“重量”）。权可以用基数幂的形式来表示，例如在十进制数1111.11中， 各个“1”具有不同的权重，从左到右分别为：103、102 、101、100、10-1和10-2。还可进 一步推广到N进制数(1111．11）N，从左到右各数位上的权重分别是：N3、N2、 N1、N0, N-1和N-2。
计算机组成原理复习资料

计算机组成原理复习资料

第一章：1.计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成计算机的软件通常又可分为两大类：系统软件和应用软件2.冯诺依曼计算机的特点：计算机由运算器、储存器、控制器、输入设备、输出设备五大部件组成运算器、控制器、存储器—》主机控制器、运算器==》 CPU输入、输出–》 I/O3机器字长是指CPU一次能够处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关。

字长越长，数的表示范围越大，精度也越高。

4存储容量=储存单元个数*存储字长MAR的位数反映了储存单元的个数，MDR的位数反映了存储字长如MAR为16位，MDR为32位，存储容量=2的16次方*32=2M位（1M=2的20次方）储存容量2M位=2的18次方字节（一个字节=8位）=2的18次方B=256KB第一章课后题：1. 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：P3计算机系统：由计算机硬件系统和软件系统组成的综合体。

计算机硬件：指计算机中的电子线路和物理装置。

计算机软件：计算机运行所需的程序及相关资料。

硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。

5. 冯•诺依曼计算机的特点是什么？解：冯•诺依曼计算机的特点是：P8计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成；指令和数据以同同等地位存放于存储器内，并可以按地址访问；指令和数据均用二进制表示；指令由操作码、地址码两大部分组成，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；指令在存储器中顺序存放，通常自动顺序取出执行；机器以运算器为中心（原始冯•诺依曼机）。

7. 解释下列概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长。

解：P9-10主机：是计算机硬件的主体部分，由CPU和主存储器MM合成为主机。

CPU：中央处理器，是计算机硬件的核心部件，由运算器和控制器组成；（早期的运算器和控制器不在同一芯片上，现在的CPU内除含有运算器和控制器外还集成了CACHE）。

计算机组成原理：IO设备及其接口单元测试与答案

计算机组成原理：IO设备及其接口单元测试与答案

一、单选题1、下列不属于接口功能的是（）A.对外设进行寻址B.数据缓冲功能C.数据预处理与控制D.执行指令正确答案：D2、对于接口中寄存器的编址方式，描述错误的是（）A.单独编址时，寄存器的地址码可以和主存单元地址码相同。

B.单独编址时，需要设置标志位来区分是访问接口寄存器还是主存。

C.统一编址时，通常把小端地址分配给寄存器, 大端地址分配给主存单元。

D.统一编址时，可利用访存指令来读写接口中的寄存器。

正确答案：C3、对于并行接口和串行接口的特征, 下列描述错误的是（）A.并行接口与外设和总线之间的数据都是并行传输的B.串行接口与外设和总线之间的数据都是串行传输的C.接口距离主机距离较近时, 适合使用并行接口D.如果外围设备是串行处理数据的设备, 此时适合采用串行接口。

正确答案：B4、下列对计算机外部设备的各项描述中，正确的是( )A.CRT显示器基于光栅扫描，而LCD显示器是利用矩阵驱动控制逐行显示的；B.显示器工作在字符模式下时，显存中存储的是字符的点阵信息，而在图像模式下时显存中则存储的是像素对应的颜色信息；C.激光打印机属于非击打式打印，喷墨打印机则属于一种击打式打印；D.在键盘上按键后，从当前按键得到的扫描码是保存在键盘缓冲区中；正确答案：A5、在总线技术标准中, 用于定义总线几何尺寸、形状、引脚、排列等规范的是（）A.时间特性B.电气特性C.功能特性D.物理特性正确答案：D6、在多机系统中, 用于连接计算机的高速以太网线可以被认为是（）A.芯片内总线B.系统总线C.外总线D.局部总线正确答案：C7、下列关于总线路的同步和异步控制方式，错误的描述是（）A.异步总线, 需要外部统一的时序信号来控制总线上的数据传送操作。

B.异步总线, 需要通过部件之间的信号应答才能实现数据传送操作。

C.同步总线需要通过外部的时钟信号来控制数据传输。

D.同步总线的总线周期一定是时钟周期的整数倍。

正确答案：A8、下列属于并行总线的技术标准是（）A.PCI-ExpressB.DMIC.PCID.QPI正确答案：C9、PCI总线对于外部设备的总线使用权请求，采用的仲裁方式是（）A.分布式仲裁B.独立请求方式的集中仲裁C.链式查询集中仲裁D.计数器定时查询集中仲裁正确答案：B10、下列对直接程序传送控制方式的描述中, 错误的是（）A.由主机执行I/O指令才能实现数据在主机和外设之间的输入和输出。

计算机组成原理

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