第2章--數(shù)據(jù)操控匯總課件

1、主要內(nèi)容第2章 數(shù)據(jù)操控計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)機(jī)器語(yǔ)言程序的執(zhí)行算術(shù)/邏輯指令與其他設(shè)備的通信其他體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)操控的電路，是作為計(jì)算機(jī)的一個(gè)獨(dú)立的部分存在的，稱為中央處理器（CPU）。早期的CPU體積龐大，今天的CPU體積很小、集成度高。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)CPU的外部特征，以及在計(jì)算機(jī)中的物理位置CPU主板計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)CPU的組成算術(shù)/邏輯單元（arithmetic/logic unit） ALU實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)操作的電路，包括算術(shù)運(yùn)算和布爾運(yùn)算控制單元（control unit） CU協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)活動(dòng)的電路，包括：發(fā)出運(yùn)算指令，操作數(shù)的讀取等。寄存器單元（register）通用寄存

2、器（general-purpose register） 臨時(shí)保存CPU正在操作的數(shù)據(jù)。即：保存ALU電路的輸入和運(yùn)算的結(jié)果。專用寄存器（special-purpose register） 程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)CPU的工作原理寄存器中央處理器 CPU主存儲(chǔ)器算術(shù)/邏輯單元控制單元總線CPU和主存儲(chǔ)器通過(guò)總線(BUS)連接 CPU和主存儲(chǔ)器之間通常設(shè)置了高速緩沖存儲(chǔ)器（cache memory）各類存儲(chǔ)器的分工：P54步驟1：從主存儲(chǔ)器中取出一個(gè)要加的數(shù)放入一個(gè)寄存器中。步驟2：從主存儲(chǔ)器中取出另一個(gè)要加的數(shù)放入另一個(gè)寄存器中。步驟3：激活加法電路，以步驟1、2所用的寄存器為輸入，

3、用另一個(gè)寄存器存放相加結(jié)果步驟4：將該結(jié)果存入主存儲(chǔ)器。步驟5：停止。RAM計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)程序的概念把計(jì)算機(jī)程序存放到主存儲(chǔ)器里的思想-存儲(chǔ)程序概念早期的計(jì)算機(jī)舉例：類似“音樂(lè)盒”那時(shí)，要改變計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序，等于重新制造一臺(tái)計(jì)算機(jī)后來(lái)，人們認(rèn)識(shí)到程序可以像數(shù)據(jù)一樣進(jìn)行編碼，并存放到存儲(chǔ)器中。這樣同一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可以執(zhí)行很多種程序，而不需要改動(dòng)計(jì)算機(jī)的硬件。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 中央處理器（Central Processing Unit，CPU）算術(shù)/邏輯部件（arithmetic/logic unit）控制部件（control unit）寄存器（register）通用寄存器（general-pu

4、rpose register）專用寄存器（special-purpose register）主板（motherboard）總線（bus）高速緩沖存儲(chǔ)器（cache memory）本節(jié)涉及到的概念計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)P54 問(wèn)題與練習(xí)機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言（machine language）CPU能辨認(rèn)的二進(jìn)制模式編碼的指令和編碼系統(tǒng)統(tǒng)稱為機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器指令（machine instruction）用機(jī)器語(yǔ)言表達(dá)的指令稱為機(jī)器指令 ?問(wèn)題：現(xiàn)在常用的一些程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，例如C、Java、C+等和機(jī)器語(yǔ)言有什么關(guān)系？-編譯1. 指令系統(tǒng)問(wèn)題：計(jì)算機(jī)的指令是不是越多越好？一臺(tái)計(jì)算機(jī)的CPU究竟應(yīng)該包含多少條指令才比

5、較合適？一旦一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)幾個(gè)經(jīng)過(guò)精心挑選的任務(wù)，那么添加更多的特性是不會(huì)增加該計(jì)算機(jī)的理論能力的。換句話說(shuō)，超越某一點(diǎn)后，附加的特性只能增加便利性，不會(huì)增加該計(jì)算機(jī)的基本能力。機(jī)器語(yǔ)言 例：計(jì)算機(jī)A：+、-、*、/ 計(jì)算機(jī)B：+、-、*、/、平方、開(kāi)方、立方等1. 指令系統(tǒng)利用以上原則的不同程度，導(dǎo)致出現(xiàn)了兩種CPU的體系結(jié)構(gòu)（兩種指令系統(tǒng)）：精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC): CPU只需要執(zhí)行最小的機(jī)器指令集。復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC): CPU能夠執(zhí)行大量復(fù)雜的指令。 Intel公司生產(chǎn)的CPU是CISC結(jié)構(gòu)的，而IBM PowerPC是RISC結(jié)構(gòu)的。機(jī)器語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言1. 指令系統(tǒng)

6、指令分成3大類：數(shù)據(jù)傳輸類算術(shù)/邏輯運(yùn)算類控制類寄存器中央處理器主存儲(chǔ)器算術(shù)/邏輯部件控制部件總線CPU和主存儲(chǔ)器通過(guò)總線連接 機(jī)器語(yǔ)言步驟1：從主存儲(chǔ)器中取出一個(gè)要加的數(shù)放入一個(gè)寄存器中。步驟2：從主存儲(chǔ)器中取出另一個(gè)要加的數(shù)放入另一個(gè)寄存器中。步驟3：激活加法電路，以步驟1、2所用的寄存器為輸入，用另一個(gè)寄存器存放相加結(jié)果步驟4：將該結(jié)果存入主存儲(chǔ)器。步驟5：停止。1. 指令系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸指令：請(qǐng)求在各個(gè)位置之間傳輸數(shù)據(jù)的指令右圖中步驟1、2、4屬于傳輸指令注意：這里的“傳輸”實(shí)際上指的是“復(fù)制”，通常不用“move”或“transfer”術(shù)語(yǔ)“LOAD”、“STORE”通常用來(lái)指在CPU和

7、主存儲(chǔ)器之間傳輸數(shù)據(jù)。I/O指令是一類特殊的數(shù)據(jù)傳輸指令，單獨(dú)列為一類。指在CPU和其它設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)。機(jī)器語(yǔ)言1. 指令系統(tǒng)算術(shù)/邏輯運(yùn)算指令：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的運(yùn)算，即告訴控制部件請(qǐng)求在算術(shù)/邏輯部件內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)活動(dòng)右圖中步驟3屬于算術(shù)/邏輯運(yùn)算指令注意：邏輯運(yùn)算AND、OR、NOT、XOR通常是基于位的運(yùn)算。因此邏輯運(yùn)算指令可以完成對(duì)某一個(gè)寄存器中特定的若干位操作，而對(duì)其他位沒(méi)有影響-掩碼除邏輯運(yùn)算，還有一類對(duì)寄存器內(nèi)容左右移動(dòng)的運(yùn)算:移位運(yùn)算(SHIFT)、循環(huán)移位運(yùn)算（ROTATE）。步驟1：從存儲(chǔ)器中取出一個(gè)要加的數(shù)放入一個(gè)寄存器中。步驟2：從存儲(chǔ)器中取出另一個(gè)要加的數(shù)放入另一個(gè)寄存器中。步

8、驟3：激活加法電路，以步驟1、2所用的寄存器為輸入，用另一個(gè)寄存器存放相加結(jié)果步驟4：將該結(jié)果存存儲(chǔ)器。步驟5：停止。機(jī)器語(yǔ)言1. 指令系統(tǒng)控制指令：指導(dǎo)程序執(zhí)行的指令，而不作數(shù)據(jù)操作右圖中步驟5屬于控制指令注意：常見(jiàn)的控制指令：轉(zhuǎn)移（JUMP）、分支（BRANCH）轉(zhuǎn)移有兩種形式：無(wú)條件轉(zhuǎn)移有條件轉(zhuǎn)移，例如：P56，圖2.3的步驟3步驟1：從存儲(chǔ)器中取出一個(gè)要加的數(shù)放入一個(gè)寄存器中。步驟2：從存儲(chǔ)器中取出令一個(gè)要加的數(shù)放入另一個(gè)寄存器中。步驟3：激活加法電路，以步驟1、2所用的寄存器為輸入，用另一個(gè)寄存器存放相加結(jié)果步驟4：將該結(jié)果存存儲(chǔ)器。步驟5：停止。一個(gè)演示用的機(jī)器語(yǔ)言1.機(jī)器的體系結(jié)

9、構(gòu) 機(jī)器有16個(gè)通用寄存器。每個(gè)寄存器的長(zhǎng)度為一字節(jié)（8位）。為了在指令中標(biāo)識(shí)寄存器，每個(gè)寄存器各賦予一個(gè)惟一的四位模式表示其寄存器號(hào)。所以寄存器0由0000（十六進(jìn)制0）標(biāo)識(shí)，寄存器4由0100（十六進(jìn)制4）標(biāo)識(shí)。 機(jī)器主存有256個(gè)單元。每個(gè)單元賦予一個(gè)范圍在0到255之間的整數(shù)地址。所以一個(gè)地址能夠用00000000到11111111范圍內(nèi)（或00到FF范圍的十六進(jìn)制值）的一個(gè)八位模式來(lái)表示。一個(gè)演示用的機(jī)器語(yǔ)言2. 示例性的機(jī)器語(yǔ)言 附錄算術(shù)/邏輯部件中央處理器寄存器012F總線主存儲(chǔ)器地址單元0001020304FF控制部件程序計(jì)數(shù)器指令寄存器（1）共有16個(gè)通用寄存器，256個(gè)主存

10、儲(chǔ)單元。（2）分別用二進(jìn)制編號(hào)，用十六進(jìn)制表示。一個(gè)演示用的機(jī)器語(yǔ)言2. 示例性的機(jī)器語(yǔ)言指令及其構(gòu)成：該計(jì)算機(jī)的每一條指令都是一個(gè)二進(jìn)制序列；這個(gè)二進(jìn)制序列可被分為兩部分：操作碼、操作數(shù)操作碼指名該指令將進(jìn)行什么操作，例如：STORE、ADD、XOR等操作數(shù)給出了參與本次運(yùn)算的更詳細(xì)的信息。操作碼操作數(shù)一條指令的組成一個(gè)演示用的機(jī)器語(yǔ)言2. 示例性的機(jī)器語(yǔ)言?問(wèn)題：在實(shí)際的計(jì)算機(jī)指令集中，操作碼占幾位取決于什么？對(duì)應(yīng)著每一種操作碼的位模式，操作數(shù)都有不同的解釋。操作碼操作數(shù)實(shí)際的位模式（16位）十六進(jìn)制形式（4個(gè)數(shù)字）一條指令的組成一個(gè)演示用的機(jī)器語(yǔ)言2. 示例性的機(jī)器語(yǔ)言在我們的示例計(jì)算機(jī)

11、中，機(jī)器語(yǔ)言一共有12條基本指令；因此，操作碼需占4位?？偟臋C(jī)器指令都是兩字節(jié)長(zhǎng)。頭4位是操作碼，后12位組成操作數(shù)字段。12位組成操作數(shù)由三個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示，分別代表不同的含義。詳見(jiàn)附錄C一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器語(yǔ)言 說(shuō)明： 字母R、S及T在表示寄存器標(biāo)識(shí)符的那些字段處用來(lái)替代十六進(jìn)制數(shù)字， R、S、T代表的是寄存器的地址 它們因指令的具體應(yīng)用而異。 字母X及Y用來(lái)在變量字段替代十六進(jìn)制數(shù)字，而不代表寄存器。一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器語(yǔ)言操作碼操作數(shù)說(shuō)明1RXY以地址為XY的存儲(chǔ)單元的位模式加載（LOAD）寄存器R。例：14A3使得地址A3的存儲(chǔ)單元內(nèi)容放入寄存器4。2RXY以位模式XY 加載（LOAD）寄存器R

12、。例：20A3使得值A(chǔ)3放入寄存器0。3RXY將寄存器R的位模式存放（STORE）于地址為XY的存儲(chǔ)單元。例：35B1使得寄存器5的內(nèi)容放入地址為B1的存儲(chǔ)單元。4ORS將寄存器R的位模式移入（MOVE）寄存器S。例：40A4使得寄存器A的內(nèi)容復(fù)制到寄存器4。5RST寄存器S與寄存器T的位模式作為補(bǔ)碼表示相加（ADD），求和結(jié)果放在寄存器R。例：5726使得寄存器2與寄存器6的二進(jìn)制值相加，和放入寄存器7。6RST寄存器S與寄存器T的位模式作為浮點(diǎn)表示值相加（ADD），浮點(diǎn)結(jié)果放在寄存器R。例：634E使寄存器4與寄存器E的浮點(diǎn)值相加，結(jié)果放入寄存器3。一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器語(yǔ)言操作碼操作數(shù)說(shuō)明7RS

13、T寄存器S與寄存器T的位模式做或（OR）操作，結(jié)果放在寄存器R。例：7CB4使得寄存器B與寄存器4的內(nèi)容做或操作，結(jié)果放入寄存器C。8RST寄存器S與寄存器T的位模式做與（AND）操作，結(jié)果放在寄存器R。例：8045使得寄存器4與寄存器5的內(nèi)容做與操作，結(jié)果放入寄存器0。9RST寄存器S與寄存器T的位模式做異或（EXCLUSIVE OR）操作，結(jié)果放在寄存器R。例：95F3使得寄存器F與寄存器3的內(nèi)容做異或操作，結(jié)果放入寄存器5。一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)器語(yǔ)言操作碼操作數(shù)說(shuō)明AROX將寄存器R的位模式循環(huán)（ROTATE）右移一位，做X次。每次把低端開(kāi)始的那個(gè)位放入高端。例：A403使得寄存器4的內(nèi)容循環(huán)右

14、移3位。BRXY若寄存器R的位模式等于寄存器0的位模式，則跳轉(zhuǎn)（JUMP）到位于地址XY的存儲(chǔ)單元中的指令。否則繼續(xù)正常執(zhí)行順序。（跳轉(zhuǎn)是通過(guò)在執(zhí)行周期將XY復(fù)制進(jìn)程序計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。）例：B43C先比較寄存器4及寄存器0的內(nèi)容。如果兩者相等，則把模式3C置入程序計(jì)數(shù)器，所以下一條執(zhí)行的指令將是這個(gè)存儲(chǔ)器地址中的那條。否則，不做任何別的事情，程序照常繼續(xù)。C000停止（HALT）執(zhí)行。例：C000使得程序執(zhí)行停止。機(jī)器語(yǔ)言運(yùn)算對(duì)象的這部分標(biāo)識(shí)接收數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器單元的地址運(yùn)算對(duì)象的這部分標(biāo)識(shí)哪個(gè)寄存器的值需要儲(chǔ)存運(yùn)算碼3表示把一個(gè)寄存器中的內(nèi)容存儲(chǔ)到一個(gè)存儲(chǔ)器單元中指令指令35A7的譯碼 2. 示例

15、性的機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器指令的譯碼（解碼）：機(jī)器語(yǔ)言2. 示例性的機(jī)器語(yǔ)言根據(jù)附錄C，解釋下列指令序列的含義：156C166D5056306EC000機(jī)器語(yǔ)言P58 問(wèn)題與練習(xí)程序執(zhí)行程序：指令的有序集合 計(jì)算機(jī)必須將程序復(fù)制到CPU中才能執(zhí)行。即在CPU中解碼和執(zhí)行。程序的執(zhí)行順序和他們?cè)诖鎯?chǔ)器中保存的順序是一致的，除非程序中包含JUMP指令?，F(xiàn)實(shí)中：程序被存放在硬盤中，當(dāng)執(zhí)行時(shí)，先被加載到內(nèi)存里，然后再一條條的復(fù)制到CPU的控制器中執(zhí)行。程序執(zhí)行控制部件中的兩個(gè)專用寄存器：程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器中包含了下一條要執(zhí)行的指令的地址指令寄存器指令寄存器用于保存當(dāng)前正在執(zhí)行的指令算術(shù)/邏輯部件中央處理器寄存

16、器012F總線主存儲(chǔ)器地址單元0001020304FF控制部件程序計(jì)數(shù)器指令寄存器程序執(zhí)行從整體上看，由控制部件負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)一個(gè)程序的執(zhí)行。對(duì)于程序中的每一條指令的執(zhí)行，控制部件要完成的工作都可以被分為三個(gè)基本的步驟。取指令譯碼執(zhí)行控制部件是通過(guò)重復(fù)執(zhí)行一個(gè)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)它的工作的，該算法引導(dǎo)它完成一個(gè)稱為機(jī)器周期的三步處理。一條指令的執(zhí)行時(shí)間 - 一個(gè)機(jī)器周期1個(gè)機(jī)器周期內(nèi)的工作程序執(zhí)行機(jī)器周期內(nèi)執(zhí)行一條指令的算法1. 按程序計(jì)數(shù)器指示的地址從存儲(chǔ)器中讀出一條指令，然后增加程序計(jì)數(shù)器的值。2. 對(duì)指令寄存器中的位模式進(jìn)行譯碼。3. 實(shí)現(xiàn)指令寄存器里指令所規(guī)定的動(dòng)作。讀取執(zhí)行譯碼在我們的示例計(jì)算機(jī)中，

17、計(jì)數(shù)器的值應(yīng)該加2程序執(zhí)行 運(yùn)算對(duì)象的這部分是要放在程序計(jì)數(shù)器的值。運(yùn)算對(duì)象的這部分指示要與寄存器0比較的寄存器。運(yùn)算碼B表示，如果指定的寄存器的內(nèi)容與寄存器0的內(nèi)容相同，那么改變程序計(jì)數(shù)器的值。指令轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行比較特殊，例如：指令B258的譯碼 1、轉(zhuǎn)移指令需用到指令規(guī)定的運(yùn)算對(duì)象之外的寄存器2、轉(zhuǎn)移指令是唯一能夠改變程序計(jì)數(shù)器的值的指令程序執(zhí)行 1. 程序執(zhí)行的一個(gè)例子156C166D5056306EC000假定該程序存放在從地址A0開(kāi)始的連續(xù)的地址里程序執(zhí)行1. 程序執(zhí)行的一個(gè)例子程序的執(zhí)行1. 程序執(zhí)行的一個(gè)例子程序的執(zhí)行1. 程序執(zhí)行的一個(gè)例子156C166D5056306EC00

18、0?程序存放在A0-A9，它所操作的數(shù)據(jù)放在哪里？程序的執(zhí)行2. 程序與數(shù)據(jù) 程序和數(shù)據(jù)都存放在主存儲(chǔ)器中，機(jī)器本身不知道哪里是程序，哪里是數(shù)據(jù)。 如果錯(cuò)誤的把一段數(shù)據(jù)的起始地址填寫到程序計(jì)數(shù)器中，控制部件將會(huì)把這段數(shù)據(jù)當(dāng)作程序去執(zhí)行。 程序和數(shù)據(jù)同時(shí)存放在存儲(chǔ)器中的優(yōu)點(diǎn)： 一個(gè)程序可以操作自身，使之具有學(xué)習(xí)的能力。 一個(gè)程序也可以把其它的程序當(dāng)作數(shù)據(jù)操作。程序的執(zhí)行P62 問(wèn)題與練習(xí)算術(shù)/邏輯指令 循環(huán)移位和移位運(yùn)算循環(huán)移位（circular shift或rotation）邏輯移位（logical shift）算術(shù)移位（arithmetic shift）位模式A3循環(huán)右移1位 由A3（十六進(jìn)

19、制）表示的位模式各位向右移1位。最右面的位“移出”了，把它填在另一端的空位上最后的位模式，它用D1（十六進(jìn)制）表示與其他設(shè)備的通信 CPU與主存儲(chǔ)器組成了一個(gè)計(jì)算機(jī)的核心 在這一節(jié)中，我們將稱這個(gè)核心為計(jì)算機(jī) 在本節(jié)中，我們將研究“計(jì)算機(jī)”如何與外部設(shè)備通信的 例如：磁盤、打印機(jī)、鍵盤、鼠標(biāo)、監(jiān)視器等與其他設(shè)備的通信1. 控制器的作用 一臺(tái)“計(jì)算機(jī)”（核心）與其他設(shè)備之間的通信通常是由我們稱為控制器的中間設(shè)備處理的。 對(duì)于個(gè)人計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，控制器就是一塊電路板，它是插在計(jì)算機(jī)的主板上的。 每個(gè)控制器本身通常就是一個(gè)小的計(jì)算機(jī)，它有自己的存儲(chǔ)電路和CPU。與其他設(shè)備的通信與其他設(shè)備的通信與其他設(shè)備

20、的通信 控制器把信息和數(shù)據(jù)在兩種形式之間轉(zhuǎn)換： 一是與計(jì)算機(jī)內(nèi)部特征相適應(yīng)的形式 二是與所連接的外部設(shè)備相適應(yīng)的形式 每個(gè)控制器都是為特定類型的設(shè)備設(shè)計(jì)的，彼此不能通用。 甚至是同一類型的兩個(gè)外部設(shè)備，它們彼此的控制器也不相同。例如：老式磁盤系統(tǒng)的控制器對(duì)新式硬盤就不適用。與其他設(shè)備的通信 CPU與控制器的種通信方式：（1）端口 在某些計(jì)算機(jī)中，機(jī)器語(yǔ)言提供了額外的運(yùn)算碼用于控制器的LOAD和STORE-這些運(yùn)算碼我們稱之為I/O指令。 I/O指令通過(guò)編址系統(tǒng)來(lái)標(biāo)識(shí)各種各樣的控制器。賦給每個(gè)控制器一個(gè)唯一的地址，我們稱為I/O地址，也叫做端口與其他設(shè)備的通信 （2） 存儲(chǔ)器映射輸入/輸出在這種

21、方式中，CPU使用與存儲(chǔ)器通信相同的運(yùn)算碼來(lái)和各種控制器通信 CPU如何區(qū)分當(dāng)前通信的對(duì)象是某個(gè)控制器還是主存儲(chǔ)器呢？ 每個(gè)控制器被設(shè)計(jì)成響應(yīng)唯一的一組主存儲(chǔ)器的地址，而主存儲(chǔ)器被設(shè)計(jì)成忽略對(duì)這些地址的引用（即：主存儲(chǔ)器不能使用這些地址）。與其他設(shè)備的通信 存儲(chǔ)器映射輸入/輸出與其他設(shè)備的通信2.直接內(nèi)存存取-DMA 控制器直接存取主存儲(chǔ)器的能力稱為-DMA 如圖2.13中所示，控制器是連接在總線上的，當(dāng)CPU不使用總線時(shí)，控制器可以利用總線與主存儲(chǔ)器通信。 DMA的好處在于，它大大提高了計(jì)算機(jī)的性能與其他設(shè)備的通信馮諾依曼瓶頸 位模式必須在CPU與主存儲(chǔ)器、CPU與控制器、各個(gè)控制器與主存儲(chǔ)

22、器之間進(jìn)行傳送。 協(xié)調(diào)總線上的數(shù)據(jù)傳輸就是一個(gè)重要的研究課題。 即使是杰出的設(shè)計(jì)，中央總線也可能成為CPU與控制器競(jìng)爭(zhēng)總線存取的障礙 這種障礙稱為 馮諾依曼瓶頸 DMA的使用對(duì)于增加計(jì)算機(jī)總線所處理的通信量有決定性的影響。與其他設(shè)備的通信3.握手 在計(jì)算機(jī)兩個(gè)部件之間的數(shù)據(jù)傳輸很少是單向的。 例如： 打印機(jī) 握手：計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間交換設(shè)備狀態(tài)的信息，協(xié)調(diào)它們之間的活動(dòng)的過(guò)程。 握手通常涉及一個(gè)狀態(tài)字 狀態(tài)字是一個(gè)位模式，由外部設(shè)備生成并發(fā)送給控制器。它的各個(gè)二進(jìn)制為反映了該設(shè)備的各種狀態(tài)。與其他設(shè)備的通信 4.流行的通信媒介 計(jì)算機(jī)設(shè)備間的通信的兩種方式：串行、并行 并行通信：若干信號(hào)同時(shí)

23、傳輸，每個(gè)信號(hào)都在各自的“線路”上。即：數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上同時(shí)傳輸。數(shù)據(jù)線數(shù)目與傳輸數(shù)據(jù)相同。速度快，但是鏈路復(fù)雜。如：計(jì)算機(jī)的內(nèi)部總線。 串行通信：指在一條信號(hào)線上一個(gè)信號(hào)節(jié)一個(gè)信號(hào)地傳輸。即：數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上一位一位依次傳輸。數(shù)據(jù)線數(shù)目與與傳輸數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)。優(yōu)點(diǎn)是只需要一條相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)路徑，可以在短距離內(nèi)提供相對(duì)高速的數(shù)據(jù)傳輸。與其他設(shè)備的通信串行通信并行通信與其他設(shè)備的通信流行的通信媒介 MODEM（調(diào)制解調(diào)器） DSL（數(shù)字用戶電路） OPTICAL FIBRE （光纖） CATV(有線電視) WIRELESS COMMUNICATION （無(wú)線通信）與其他設(shè)備的通信 5. 數(shù)據(jù)通信速率 傳輸數(shù)據(jù)位的速率是以每秒比特?cái)?shù)（bits per second，bps）度量的。常用的單位有： kbps（千bps，等于103bps） Mbps（兆bps，等于106bps） Gbps（吉bp