计算机组成与结构：第三章 计算机功能和互连的顶层视图.ppt

程序时序：长I/O等待考虑到中断的指令周期状态图多重中断禁止中断某个中断被响应时，其它后来的中断被处理器忽略。被忽略的中断会保持在“未决状态”，在处理器允许中断后就会检测到这种未决状态。严格按顺序处理中断。定义中断的优先级低优先级的中断的服务程序可以被高优先级的中断打断当高优先级的中断响应完成后，会返回到前一个中断服务程序多重中断-按顺序处理多重中断–中断嵌套带多重中断的控制转换互联所有的模块都必须互联不同类型的模块需要不同的连接方式存储器输入输出CPU计算机模块存储器互联接收与发送数据接收地址信息接收控制信号读（Read）写（Write）时钟（Timing）I/O互联(1)与存储器类似输出（Output）从计算机接收数据将数据发送给外围设备输入（Input）从外部设备接收数据将数据发送给计算机I/O互联(2)从计算机获得控制信号将控制信号发送给外部设备e.g.spindisk从计算机获得地址信号e.g.不同的端口号对应不同的外部设备发送中断信号(control)CPU互联读指令与数据写数据(处理完后)发送控制信号给其它模块接收并响应中断信号总线有很多不同的互联系统总线与多总线结构是最常见的e.g.控制/地址/数据总线(PC)e.g.单总线-Unibus(DEC-PDP)什么是总线?连接两个或多个设备的通信通路常用广播方式采用组合方式单条总线通常由多条通信线路组成e.g.32位总线由32条独立的通信线构成，每条线能传送一串二进制数字电源线通常不显示出来。数据总线传送数据注意：“数据”与“指令”在通信层是没有什么区别的，都是二进制编码总线宽度是决定性能的关键指标8,16,32,64bit地址总线标识数据的源与目的e.g.从存储器中给定的位置读到某条指令或数据总线的宽度决定了系统的最大存储容量e.g.8080有16位地址总线，可寻址64K的存储空间。控制总线控制与时钟信号内存读/写信号中断请求时钟信号总线互联结构BigandYellow?总线是什么样子的?印刷电路板上的平行金属线带状电缆母版上的条状连接器e.g.PCI几组电线总线结构的物理实现单总线的问题单总线上挂接过多的设备会导致:传输延时通信线路越长会导致通信效率的降低总线容量瓶颈会影响数据的密集传送绝大多数的系统采用多总线结构来避免这些问题***************WilliamStallings

计算机组成与体系结构第8版第3章计算机功能和互连的顶层视图程序概念硬连接系统缺乏灵活性通用硬件可以完成不同的任务，只要给出正确的控制信号不需要改动硬连接,从而提供一套新的控制信号程序是什么?是一系列的操作步骤每一个步骤完成一项算术或逻辑操作每一项操作需要不同的控制信号集控制单元的功能每一项操作都对应一个唯一的编码e.g.ADD,MOVE某个硬件单元接收操作的编码并产生对应的控制信号一台计算机就这样形成了!组件控制单元与算术逻辑运算单元一起构成中央处理器（CentralProcessingUnit）数据与指令需要输入到系统，结果需要输出系统Input/output指令与数据需要临时存储Mainmemory计算机组件:

顶层视图指令周期两个步骤:取指（Fetch）执行（Execute）取指周期程序计数器(PC)中存储的是下一条要执行的指令的地址。处理器从PC所指向的内存地址单元取出指令PC计数递增除非有其它的设置指令装载到指令寄存器中(IR)处理器对指令译码并执行相关操作执行周期处理器与内存间数据在处理器与内存间传递处理器与I/O间处理器与I/O单元的数据传递数据处理对数据进行算术或逻辑运算控制操作序列的改变e.g.jump以上操作的组合程序执行的例子指令周期的状态流程图中断其它模块（如I/O）对正常执行序列的中断机制程序e.g.溢出，除零错（overflow,divisionbyzero）定时处理器内部的定时器产生用于抢先式多任务调度I/O由I/O单元产生硬件错误e.g.内存偶校验错误程序流程控制中断周期附加于指令周期处理器检查是否有中断用一个中断信号标志如果没有中断，就继续取下一条指令如果有中断:暂停当前程序的执行保护现场（状态）修改PC指针指向中断处理程序的入口地址处理中断恢复现场并继续执行被中断的程序中断传送控制带中断