組成原理知識點(diǎn)

計(jì)算機(jī)的I/O接口按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问娇梢苑譃椴⑿薪涌诤痛薪涌趦纱箢?。并行接口的特點(diǎn)是，數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳遞，數(shù)據(jù)傳輸較快，但不適合于遠(yuǎn)距離傳輸。串行通信是在一根傳輸線上一位一位地傳輸信息。計(jì)算機(jī)的I/O設(shè)備按設(shè)備與主機(jī)之間的關(guān)系分為輸入設(shè)備和輸出設(shè)備兩大類。計(jì)算機(jī)接口既包含硬件概念也包含軟件概念，從硬件角度看,接口是外設(shè)與主機(jī)通信的控制部件或電路,它位于總線和外設(shè)之間,通常置于主機(jī)一側(cè),起到轉(zhuǎn)換、傳遞數(shù)據(jù)的作用。而從軟件角度看,接口主要是驅(qū)動程序或?qū)υO(shè)備的配置。計(jì)算機(jī)中一條完整指令可能包含的CPU周期有：取指周期，間指周期，執(zhí)行周期，中斷周期，在計(jì)算機(jī)中各指令所包含的機(jī)器周期數(shù)不是固定的。指令的流水線技術(shù)，只可加快一段程序的執(zhí)行，不可加快一條指令的解釋執(zhí)行。超線程技術(shù)是在一個CPU內(nèi)同時(shí)執(zhí)行多個程序而共同分享一個CPU的資源。操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用就是機(jī)器指令系統(tǒng)的擴(kuò)充，也是CPU功能的擴(kuò)充。一條指令的長度由操作碼和各地址碼的長度決定。主板上的芯片組按照在主板上的排列位置一般可以分為北橋芯片和南橋芯片，常見的閃存主要有兩種類型的器件分別是NOR、NAND。設(shè)計(jì)一個CPU時(shí)，首先要為它設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)。向量處理機(jī)兩種典型的結(jié)構(gòu)分別是陣列結(jié)構(gòu)和流水結(jié)構(gòu)。流水線的相關(guān)沖突主要表現(xiàn)在資源相關(guān)、控制相關(guān)及數(shù)據(jù)相關(guān)三個方面。按對總線有無控制功能，可以把連接在總線上的設(shè)備分為主模塊和從模塊兩大類。高速緩存是為了解決高速設(shè)備與低速設(shè)備之間通信速度不匹配而設(shè)置的緩存。中斷和通道技術(shù)為CPU與外設(shè)之間的并行操作提供了可能。通常情況下計(jì)算機(jī)I/O設(shè)備的工作速度要比計(jì)算機(jī)主機(jī)的工作速度慢。：I/O設(shè)備利用程序中斷控制模式傳送數(shù)據(jù)時(shí)需要CPU的參與。中央處理器的時(shí)序部件主要由主時(shí)鐘源，節(jié)拍發(fā)生器，啟?？刂七壿嬋糠纸M成。CPU的總線是指其芯片與外部的連線，包括地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線。CPU的操作控制部件可以用組合邏輯電路，微程序兩種方法來實(shí)現(xiàn)激光投影鍵盤系統(tǒng)主要由投影模塊，紅外模塊，傳感器模塊三部分組成。向量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的存儲系統(tǒng)和流水線運(yùn)算器是它的最關(guān)鍵的兩個部件。動態(tài)流水線在同一時(shí)間內(nèi)允許按多種不同的運(yùn)算連結(jié)方式工作。硬盤設(shè)備讀取數(shù)據(jù)的速度比光驅(qū),磁帶機(jī)快。機(jī)械硬盤是被密封在高度無塵的環(huán)境中，在日常環(huán)境中是不能打開外殼的。硬盤與主板的接口類型有SATA接口和IDE接口，每個IDE接口可以連接兩個硬盤，一個跳線應(yīng)設(shè)置為主盤，另一個跳線應(yīng)設(shè)置為從盤。標(biāo)注在硬盤表面的“C/H/S”數(shù)值分別是柱面，磁頭，扇區(qū)，柱面是由不同磁頭的所有相同位置的磁道構(gòu)成的。硬盤的平均訪問時(shí)間由平均尋道時(shí)間，平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間組成。通常說19英寸顯示器的具體含義是屏幕對角線長19英寸。液晶顯示器的優(yōu)點(diǎn)有：產(chǎn)品體積小，重量輕，耗電量比傳統(tǒng)CRT顯示器要小得多，幅射和電磁干擾小。CRT顯示器的點(diǎn)距是兩個相鄰的相同顏色熒光點(diǎn)之間的距離，CRT顯示器熒光屏上的每一個彩色點(diǎn)是由紅、綠、藍(lán)三色組成，液晶顯示器的點(diǎn)距是兩個相鄰的像素中心點(diǎn)之間的距離。光驅(qū)常用的接口是IDE和SATA接口,光驅(qū)中電機(jī)帶動光盤旋轉(zhuǎn)方式通常有恒定線速度，恒定角速度，局部恒定角速度幾種。CD-ROM光盤的容量約為650MB，單面單層的DVD-5的光盤容量是4.7GB。1、計(jì)算機(jī)顯示卡的基本工作原理如下：由CPU向圖形處理部件發(fā)出命令。顯示卡將圖形處理完成后，送到顯示緩存。顯示緩存進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，而后將其送到RAMDAC。RAMDAC將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號輸出顯示。2、BIOS，即微機(jī)的基本輸入輸出系統(tǒng)（BasicInput-OutputSystem），BIOS是集成在主板上的一塊ROM芯片，在其中保存有電腦系統(tǒng)最重要、最基本的輸入/輸出程序，系統(tǒng)信息設(shè)置、開機(jī)上電自檢程序和系統(tǒng)啟動自舉程序。它負(fù)責(zé)電腦最直接的硬件支持和控制，BIOS在硬件和軟件之間起到了橋梁的作用。3、USB總線的性能特點(diǎn)：USB是一種開放的串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)。USB采用4線電纜，其中2根線用來串行傳輸數(shù)據(jù)，另外2根提供電源。USB接口支持即插即用，可熱插拔，具有自動配置能力。USB接口可以串接127個設(shè)備。USB總線標(biāo)準(zhǔn)由1.1版升級到2.0版后，接口帶寬由12Mbps增加到了480Mbps。4、DDRSDRAM的工作原理如下：（1）DDRSDRAM(doubledatarateSDRAM，雙倍速率同步動態(tài)內(nèi)存)簡稱DDR，是第二代SDRAM；（2）它使用了先進(jìn)的同步技術(shù)，允許在時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降沿都可以傳輸數(shù)據(jù)；（3）尤其是使用了DLL（延時(shí)鎖定回路）來提供一個數(shù)據(jù)濾波信號。當(dāng)數(shù)據(jù)有效時(shí)，存儲控制器可以利用這個數(shù)據(jù)濾波信號精確地定位數(shù)據(jù)，每16位輸出一次。讀出時(shí)預(yù)取2位，在同樣的時(shí)鐘頻率下工作速度是SDRAM的兩倍；5、主板的北橋芯片有以下功能：北橋芯片負(fù)責(zé)支持內(nèi)存的管理及內(nèi)存ECC數(shù)據(jù)糾錯等；負(fù)責(zé)支持與顯卡的接口管理；負(fù)責(zé)北橋芯片與CPU之間的信號傳輸，并且決定前端總線數(shù)據(jù)參數(shù)頻率；負(fù)責(zé)南北橋芯片之間信號的上傳下達(dá)。6、噴墨打印機(jī)的工作原理:噴墨打印機(jī)即采用噴射墨滴方式打印字符或圖畫的打印機(jī)。它由打印頭、墨盒、傳輸器、高速滾筒和打印小車組成。打印頭由一組帶電阻絲的噴頭組成,噴咀的空腔中含有墨水,當(dāng)紙張通過傳輸器與打印頭之間時(shí),噴頭中的電阻絲按字符點(diǎn)陣組成通電加熱,此時(shí)打印頭中相應(yīng)的噴頭內(nèi)的墨水受熱膨脹,噴向打印紙,形成打印字符。字車在水平方向移動一行,完成一行字符的打印,直至一張紙全部打印完畢。7、計(jì)算機(jī)中DMA傳送過程分為如下階段：（1）CPU執(zhí)行幾條指令，對DMA控制器進(jìn)行初始化，測試設(shè)備狀態(tài)，向DMA控制器輸入設(shè)備號、起始地址、數(shù)據(jù)塊長度等。（2）由DMA控制器控制I/O設(shè)備與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)傳送。（3）CPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序?qū)σ淮蝹鬏斶M(jìn)行善后處理，如進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)、決定傳輸是否繼續(xù)等。8、計(jì)算機(jī)存儲體系中程序訪問的局部性原理有如下含義：（1）時(shí)間局部性：如果一個信息項(xiàng)正在被訪問，那么在近期它很可能還會被再次訪問。程序循環(huán)、堆棧等是產(chǎn)生時(shí)間局部性的原因。（2）空間局部性：在最近的將來將用到的信息很可能與現(xiàn)在正在使用的信息在空間地址上是臨近的。（3）順序局部性：在典型程序中，除轉(zhuǎn)移類指令外，大部分指令是順序進(jìn)行的。9、在計(jì)算機(jī)I/O設(shè)備接口中緩沖區(qū)的作用是（1）高低速設(shè)備之間的速度匹配，外部設(shè)備雖然慢但處理的數(shù)據(jù)量少，CPU處理的數(shù)據(jù)量大但速度快，借用緩沖就能很好地解決二者之間的匹配問題。（2）一次讀入的信息能多次使用，在通道或控制器內(nèi)設(shè)置局部寄存器，可以暫存I/O信息，減少CPU的中斷次數(shù)。（3）中轉(zhuǎn)，通過中轉(zhuǎn)避免外設(shè)與CPU之間的完全互連，可以解決設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜性。10、CPU對I/O設(shè)備的幾種控制方式是：（1）程序直接傳送模式：CPU執(zhí)行的程序中，有輸入輸出操作時(shí)，才啟動相應(yīng)的設(shè)備工作。（2）程序查詢控制模式：CPU定時(shí)地啟動一個查詢程序，看哪個設(shè)備有I/O需求。（3）程序中斷控制模式：I/O設(shè)備需要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，向CPU發(fā)出請求；CPU暫停正在執(zhí)行的程序，進(jìn)行I/O處理，處理之后再接著執(zhí)行先前的程序。（4）直接存儲器訪問（DMA）模式：DMA是一個簡單的I/O處理器，用來控制輸入輸出過程。這樣，就把CPU從直接管理輸入輸出中解放了出來，只是當(dāng)I/O設(shè)備需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CPU暫停訪問主存一個或幾個周期，由DMA利用這段極短時(shí)間控制主存與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。（5）通道控制模式：使用專門的處理器進(jìn)行I/O管理，將CPU對I/O過程完全解放出來。11、在計(jì)算機(jī)總線中信號的基本傳輸過程是：（1）請求總線。利用總線進(jìn)行信息傳送的主控模塊申請總線，以便取得總線控制權(quán)。（2）總線仲裁：多個主控模塊同時(shí)申請總線時(shí)，系統(tǒng)做出裁定，把總線的控制權(quán)賦予某個主控模塊。（3）目的尋址：某主控模塊取得總線控制權(quán)后，由該模塊進(jìn)行尋址，通知被訪問的模塊進(jìn)行信息傳輸。（4）信息傳輸：主控模塊與被訪問模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)讀寫方式確定信息流向。（5）錯誤檢測：最常用、最簡單的錯誤檢測方法是奇偶檢驗(yàn)。錯誤檢測結(jié)束后，主控模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤銷，讓出總線。12、超長指令字和超標(biāo)量技術(shù)都是采用多條指令在多處理部件中并行處理的體系結(jié)構(gòu),以便能在一個機(jī)器周期內(nèi)流出多條指令，但區(qū)別在于：超標(biāo)量的指令來自于同一標(biāo)準(zhǔn)指令流；VLIW較超標(biāo)量具有更高的并行處理能力，并且對優(yōu)化編譯器的要求更高，Cache的容量要求更大些；VLIW則是由編譯程序在編譯時(shí)挖掘出指令間潛在的并行性后，把多條能并行執(zhí)行的操作組合成一條具有多個操作段的超長指令。13、硬盤的日常維護(hù)主要是：硬盤在工作時(shí)，不應(yīng)直接按電源開關(guān)進(jìn)行關(guān)機(jī)，突然斷電，可能會造成硬盤數(shù)據(jù)丟失，甚至?xí)斐纱疟P損壞等嚴(yán)重后果。不要在高溫、過度潮濕、強(qiáng)磁場的環(huán)境中使用硬盤。使用硬盤時(shí)要避免振動。硬盤要防塵埃。14、光驅(qū)的日常維護(hù)主要有：在平時(shí)的使用中要注意防震、防塵；保持光驅(qū)水平放置；不要隨意拆洗光盤驅(qū)動器；操作時(shí)要輕，動作要規(guī)范，保持光驅(qū)水平放置；不用時(shí)及時(shí)將盤片取出；不要使用質(zhì)量差的光盤；注意散熱。15、數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)中指令執(zhí)行的特點(diǎn)是：(1)異步性：只要本條指令所需要的數(shù)據(jù)齊備，指令便可以獨(dú)立地執(zhí)行，而不關(guān)心其他指令和數(shù)據(jù)的情況。(2)并行性：只要有足夠的處理單元，凡是相互間不存在數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的指令都可以并行執(zhí)行。這種并行性是隱含的。(3)“單賦值”性：程序中的任何變量只允許在賦值語句的賦值號左邊出現(xiàn)一次，即不允許對一個變量多次賦值，這也有利于開發(fā)運(yùn)算的并行性。(4)局部性：各指令間的數(shù)據(jù)傳送是直接的，不需將操作數(shù)作為“地址”變量，一條指令的輸出，同時(shí)指向使用它的一條或多條指令(目標(biāo)指令)，數(shù)據(jù)經(jīng)過一條指令執(zhí)行后隨即消失，不產(chǎn)生長遠(yuǎn)或全局的影響。16、硬盤的控制電路板主要有：主軸調(diào)速電路、磁頭驅(qū)動與伺服定位電路、讀/寫電路、控制與接口電路等。在電路板上還有一塊高效的ROM芯片，其固化的軟件可以進(jìn)行硬盤的初始化、加電和啟動主軸電動機(jī)、初始尋道、定位及故障檢測等操作。在電路板上還安裝有高速緩存芯片。17、激光打印機(jī)工作原理如下：使用載有圖文信息的激光束掃描硒鼓，在硒鼓表面形成靜電潛像，通過磁刷顯影器顯影，潛像轉(zhuǎn)變成可見的墨粉像，經(jīng)過轉(zhuǎn)印區(qū)時(shí)，在電場作用下，硒鼓將墨粉附著在打印紙上，最后通過加熱裝置及熱滾定影，使碳粉熔化在打印紙上。18、虛擬存儲器是以存儲器訪問的局部性為基礎(chǔ)，建立在主—輔存體系上的存儲管理技術(shù)，是在操作系統(tǒng)存儲管理模塊管理下實(shí)現(xiàn)的，它的基本思想是通過某種策略，把輔存中的信息一部分一部分地調(diào)入主存，以給用戶提供一個比實(shí)際主存容量大得多的地址空間來訪問主存。通常把能訪問虛擬空間的指令地址碼稱為虛擬地址或邏輯地址，而把實(shí)際主存的地址稱為物理地址或?qū)嵈娴刂贰?9、設(shè)計(jì)一個計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)主要有如下工作：（1）操作類型：決定了指令數(shù)的多少和操作的難易程度。（2）數(shù)據(jù)類型：決定操作數(shù)的存取方式。（3）尋址方式。（4）寄存器類型及個數(shù)。（5）指令格式：包括指令長度和各字段的布局等。20、計(jì)算機(jī)中總線集中控制的優(yōu)先權(quán)仲裁中定時(shí)查詢方式的工作過程：采用一個計(jì)數(shù)器控制總線的使用權(quán)。它仍用一根請求線，當(dāng)總線控制器接到總線請求信號以后，若總線不忙（BS線為“0”），則計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，并把計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各部件。每個設(shè)備都有一個設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請求使用總線設(shè)備的地址一致時(shí)，該設(shè)備獲得總線使用權(quán)，置忙線BS為“1”。同時(shí)中止計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)及查詢工作。21、接口與總線的區(qū)別在于：接口一般是指主機(jī)與某類外設(shè)之間的適配電路，其主要功能是解決主機(jī)與外設(shè)在電壓等級、信號形式和速度上的匹配問題，因此，不同類型的外部設(shè)備需要與之相應(yīng)的接口，不同的接口是不通用的，而總線主要是用于連接部件或設(shè)備的。22、異步通信中全互鎖（三次握手）的工作過程如下：①主模塊發(fā)出“請求”信號，等待從模塊的“應(yīng)答”信號；②從模塊接到“請求”信號后，發(fā)出“應(yīng)答”信號