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本文介绍了两种程序查询方式：I/O方式和程序中断方式。在I/O方式下，CPU通过查询数据缓冲寄存器和状态寄存器来判断是否进行数据传送或等待外设准备就绪。这种方式下，CPU与外设串行工作，接口设计简单，但现行程序必须停止等待I/O程序执行完毕。而程序中断方式中，外设准备就绪后主动向CPU发送中断请求，CPU暂停现行程序执行中断服务程序为外设服务。中断源通过中断请求标记触发器发出请求，中断响应判优通过硬件排队器确定响应的中断。本文还介绍了中断响应的条件和过程，并提到中断优先级的设置和调整。

I/O接口（I/O控制器）是计算机系统中主机和外设之间的交接界面，用于实现信息传递并解决主机和外设速度差异的问题。其功能包括地址译码和设备选择、主机与外设的通信联络控制、数据缓冲、信号格式转换以及传送控制命令和状态信息等。基本结构包括数据缓冲寄存器、状态寄存器、控制寄存器、地址线和控制线等。I/O端口是CPU直接访问的寄存器，分为数据端口、状态端口和控制端口。根据数据传输方式、主机访问方式和功能的不同，I/O接口可以分为并行接口和串行接口，程序查询接口、中断接口和DMA接口，以及可编程接口和不可编程接口。

本文介绍了输入输出（I/O）系统的基本概念和组成部分。在输入输出设备方面，包括外部设备和外存设备，以及用于协调数据传输的接口。输入设备如键盘和鼠标用于向计算机输入命令和数据，输出设备如显示器和打印机用于将计算机信息传输到外部显示或交换。此外，还介绍了I/O软件的组成和作用。在I/O控制方式方面，介绍了程序查询方式、程序中断方式、DMA方式和通道方式。文章还介绍了常见的外部设备，包括键盘、鼠标和显示器，以及它们的功能和特点。在显示器的分类中提到了CRT、LCD和LED显示器，并介绍了主要参数如屏幕大小、分辨率

本文介绍了总线事务和总线定时的基本概念和过程。在总线事务部分，说明了总线事务是从请求总线到完成总线使用的操作序列，包括请求阶段、仲裁阶段、寻址阶段、传输阶段和释放阶段。在总线定时部分，介绍了同步定时和异步定时两种分类方式。同步定时是指采用统一的时钟信号来协调发送方和接收方的传送定时关系，适用于总线长度短、部件存取时间相近的情况；异步定时则是依赖于发送方和接收方的握手信号来实现定时控制，可以适应不同工作速度的设备之间的信息交换，但传输速度较慢。文章还介绍了异步定时中的不互锁、半互锁和全互锁方式。

总线是计算机系统中用于连接各个部件并传输信息的重要组成部分。它具有分时共享的特点，只允许一个部件在同一时刻向总线发送信息，并且可以同时向多个部件发送相同的信息。总线设备分为主设备和从设备，主设备获得总线控制权，而从设备则响应主设备的命令。总线具有机械、电气、功能和时间特性。文章还介绍了不同类型的总线：片内总线用于连接芯片内部的部件，系统总线用于连接计算机内各功能部件，I/O总线用于连接低速I/O设备，通信总线用于不同系统间的信息传送。系统总线又分为数据总线、地址总线和控制总线。

多处理器技术是计算机领域中的重要概念，它指的是在计算机系统中同时使用多个处理器来执行任务。根据Flynn的分类，多处理器可以分为SISD、SIMD、MISD和MIMD四种结构。SISD结构是指只有一个处理器和一个存储器的计算机系统，指令按顺序串行执行。SIMD结构允许一条指令同时处理多个数据流，常用于处理数组。MISD结构不存在，而MIMD结构允许同时执行多条指令处理不同数据，是更高级别的并行计算模式。此外，文章还介绍了硬件多线程技术，该技术可以在一个核中处理多个线程，以减小线程切换开销。

指令流水线是一种提高计算机程序执行效率的并行处理技术。它将任务划分为多个阶段，并在不同部件上并行执行，以实现多个任务在同一时刻执行的效果。指令流水线包括取指、译码、执行、访存和写回这五个子阶段。设计原则是以最复杂指令的功能段个数和操作所需时间作为流水段个数和长度。指令流水线的特征包括指令长度一致、指令格式规整、只采用Load/Store指令访问存储器以简化操作步骤，并且数据和指令对齐存放以减少访存次数。文章还介绍了指令流水线的表示方法、基本实现中的数据通路和控制信号，以及流水线的冒险问题和解决方法。

本文介绍了计算机系统中的异常和中断机制。首先，讨论了异常和内中断的概念，异常是CPU内部意外事件，而中断是由外部设备触发的异步事件。其次，对异常和中断进行了分类。异常包括硬故障中断和程序性异常，而中断分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断。接着，详细描述了异常和中断的响应过程。该过程包括关闭中断、保存断点和程序状态，识别异常/中断并转移到相应的处理程序。软件识别和硬件识别是识别异常/中断的两种常见方法。最后，强调了CPU在用户态和核心态下检测和响应中断的能力。异常和中断机制在计算机系统中起着重要的作用，确保系统能够处

控制器是计算机系统中的关键组件之一，其主要功能是从主存中取出指令并生成相应的控制信号，指挥并控制CPU、主存和输入输出设备之间的数据流动。控制器可分为硬布线控制器和组合逻辑控制器两种类型。硬布线控制器使用复杂的组合逻辑电路和触发器组成，根据指令要求、时序和内外部状态按顺序发送微操作控制信号。输入信号来源包括指令译码器产生的指令信息、时序系统产生的机器周期信号和节拍信号、执行单元的反馈信息以及系统总线的控制信号。控制器的工作由时钟周期、机器周期和指令周期组成，每个周期内完成特定的微操作序列。

本文介绍了数据通路在计算机中的作用和基本结构。数据通路是指数据在功能部件之间传送的路径，包括ALU、寄存器、状态寄存器、异常和中断处理逻辑等。数据通路由控制部件控制，根据每条指令的功能生成对应的数据通路的控制信号。文章还介绍了数据通路的分类，包括CPU内部单总线方式、CPU内部多总线方式和专用数据通路方式，并讨论了它们的优缺点。此外，文章给出了寄存器之间数据传送和主存与CPU之间数据传送的示例，以及执行算数或逻辑运算时数据通路的工作原理和示例。数据通路在实现CPU内部的运算器与寄存器之间的数据交换过程中发挥

本文介绍了指令执行过程中的指令周期和数据流。指令周期由取指周期、间址周期、执行周期和中断周期组成，每个周期包含机器周期和时钟周期。不同指令的周期和机器周期数可能不同。数据流是根据指令要求依次访问的数据序列，不同指令和执行阶段的数据流也不同。取址周期从主存中取出指令代码并存放在IR中，间址周期取操作数的有效地址，执行周期取操作数并通过ALU操作产生执行结果，中断周期处理中断请求。文章还提到了存储器的访问时间和存取周期，以及根据指令周期不同阶段来区分取出的是指令还是数据的方法。

这篇文章介绍了CPU的结构和基本功能。首先，它详细解释了CPU的功能，包括指令控制、操作控制、时间控制、数据加工和中断处理。指令控制涉及取指令、分析指令和执行指令的操作。操作控制涉及生成和传输控制信号以控制各个部件的工作。时间控制确保按序提供指令所需的控制信号。数据加工涉及对数据进行算术和逻辑运算。中断处理用于处理异常情况和特殊请求。接下来，文章介绍了CPU的基本结构，包括运算器和控制器。运算器由算术逻辑单元、暂存寄存器、累加寄存器、通用寄存器组、程序状态字寄存器、移位器和计数器组成，负责对数据进行加工..

这篇文章介绍了复杂指令系统计算机（CISC）和精简指令集系统计算机（RISC）的基本概念及其特点。首先，它解释了CISC的背景和特点，包括庞大的指令系统、可变长度的指令、多样的寻址方式以及使用频度和执行时间的差异。然后，文章介绍了RISC的背景和特点，包括选择高频使用的简单指令、固定长度的指令、寄存器操作为主的特点以及使用编译优化来减少执行时间的能力。最后，文章对CISC和RISC进行了比较，包括指令系统、指令数目、指令字长、访存指令、指令执行时间、寄存器数量、目标代码编译优化、控制方式以及指令流水线等方面

这篇文章介绍了程序的机器级表示中的汇编指令。首先，它介绍了x86架构中的32位寄存器以及各个寄存器的命名规则和用途。接下来，文章详细介绍了AT&T格式和Intel格式的汇编指令，并对两种格式进行了比较。其中，AT&T格式的指令使用小写字母表示操作数，寄存器和立即数需要加特定的前缀，内存寻址使用括号。而Intel格式的指令对大小写不敏感，寄存器和立即数不需要前缀，内存寻址使用方括号。文章还列举了常用的数据传送指令、算术和逻辑运算指令，并提供了相应的语法和示例。这篇文章对理解汇编指令和机器级表示具有很好的参考价

指令的寻址方式是指寻找指令或操作数有效地址的方法。其中，指令寻址用于确定下一条将要执行的指令的地址，而数据寻址用于确定操作数的有效地址。指令寻址包括顺序寻址和跳跃寻址两种方式。数据寻址则涵盖了隐含寻址、立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址等多种方式。每种寻址方式都有其优缺点，如指令字长、访存速度、寻址范围和硬件成本等方面的考虑。根据具体需求和设计限制，选择适合的寻址方式可以提高指令执行效率和系统性能。

指令系统是计算机的核心组成部分，它定义了计算机硬件和软件之间的接口。ISA（指令集体系结构）完整地描述了指令系统的各个方面，包括指令格式、数据类型、操作数存放方式、寄存器数量和大小、寻址方式以及指令执行过程的控制方式。指令的基本格式包括操作码和地址码字段，其中操作码指明指令的操作类型，地址码指示被操作的指令或数据的地址。指令可以根据操作数的数量进行分类，包括零地址指令、一地址指令、二地址指令、三地址指令和四地址指令。指令长度可以是固定的或变长的，取决于指令中的操作码和地址的位数。

虚拟存储器是由主存和辅存组成的系统，通过统一编址形成一个庞大的地址空间，使应用程序员无需关心物理地址和主存容量等问题。它具有主存的速度和辅存的容量，并采用类似于Cache的技术来提高访问效率。虚拟存储器分为页式虚拟存储器，其中页表用于虚地址到实地址的转换。页表中的有效位、脏位和引用位用于管理页面的装入、修改和使用情况。为了提高访存效率，页表查找过程中可采用快表(TLB)来缓存常访问的页表项。虚拟存储器的设计可以提高系统的可用性和性能，但也存在页面调度频率增加和页面不独立的缺点。

本文介绍了高速缓冲存储器（Cache）的工作原理和映射方式。首先，讲解了程序访问的局部性原理，包括时间局部性和空间局部性。然后，阐述了Cache利用局部性原理提高程序执行速度的机制。接着，通过示例程序对空间局部性进行了详细说明。在介绍Cache的工作原理时，提到了Cache的特点和访存流程。最后，详细解释了Cache和主存的映射方式，其中包括直接映射的特点、地址结构和访问过程。本文提供了关于Cache的基本概念和操作方式的简明信息。

这篇文章介绍了磁盘存储器的基本知识。磁盘存储器是计算机中常用的外部存储设备，它由磁盘驱动器、磁盘控制器和盘片等组成。文章详细描述了磁盘存储器的组成结构和存储区域，包括磁头、盘片、磁道和扇区等。工作过程中涉及寻址、读盘和写盘等操作，并介绍了磁盘存储器的工作原理，包括编码、记录和读写过程。此外，文章还介绍了磁盘存储器的性能指标，如记录密度、磁盘容量、平均存取时间和数据传输率等。最后，文章给出了磁盘地址的结构和说明。这篇文章提供了磁盘存储器相关知识的概述，对于理解计算机存储器的工作原理和性能指标具有一定的参考价值

本文介绍了主存储器与CPU的连接原理。主存储器通过数据总线、地址总线、控制总线与CPU相连。数据总线的位数和工作频率会影响数据传输率，而地址总线的位数决定了可寻址的最大内存空间。控制总线则指明了总线周期的类型和输入/输出操作完成的时刻。文章还讨论了主存容量的扩展方法，包括位扩展法、字扩展法以及字位同时拓展法。位扩展法通过多个存储器件对字长进行扩充，字扩展法通过增加存储器中字的数量，而字位同时拓展法既增加存储字长又增加存储字的数量。此外，文章还介绍了存储芯片的地址分配和片选的方式，包括线选法。这些知识有助于理

主存储器是计算机中常见的存储设备，其中包括RAM（读写存储器）。RAM分为SRAM和DRAM两种类型。SRAM使用双稳态触发器存储信息，具有快速的存取速度和高功耗，适用于高速缓存。DRAM则利用栅极电容存储信息，需要定期刷新以保持数据，具有较低的功耗和成本，适用于大容量存储系统。DRAM的刷新方式包括集中刷新、分散刷新和异步刷新，每种方式都有优缺点。总体而言，SRAM具有快速的读写速度，而DRAM具有较低的成本和功耗。在比较SRAM和DRAM时，需要考虑存取速度、集成度、功耗和造价等因素。

存储器是计算机系统中的重要组成部分，根据不同的分类标准可以将其分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器和相联存储器等。根据存储介质可分为磁表面存储器、磁芯存储器、半导体存储器和光存储器等。按存取方式分类有随机存储器、只读存储器和串行访问存储器等。根据信息的可保存性可分为易失性存储器和非易失性存储器。存储器的性能指标包括存储容量、单位成本和存储速度等。此外，存储器还可以采用多级层次的存储系统来满足大容量、高速度和低成本的需求。了解存储器的分类和性能指标对于理解计算机系统的工作原理至关重要。

这篇文章介绍了运算方法和运算电路中的基本运算部件，重点讨论了一位全加器、串行进位加法器和并行进位加法器。一位全加器是最基本的加法单元，具有输入和输出端口，用于执行加法运算。串行进位加法器是将多个全加器相连形成的加法器，进位信号逐级传递，其最长运算时间取决于进位信号的传递时间。并行进位加法器可以同时生成进位信号和本位和，且进位速度快，适用于多位数的加法运算。然而，随着位数增加，电路结构变得复杂，可以通过将加法器分组并采用先行进位和串行进位的方式来降低复杂性。这些运算部件在数字电路和计算机系统中发挥着重要作用，

本文介绍了运算方法和运算电路中的基本运算部件。其中核心部件是加法器，而一位全加器是最基本的加法单元，具有三个输入和两个输出。串行进位加法器是将多个全加器相连形成的加法器，进位信号逐级传递。并行进位加法器能够同时生成进位信号和本位和，且相互之间没有依赖关系。文章还探讨了不同加法器的逻辑表达式、组成结构以及特点。串行加法器的运算时间主要由进位信号的传递时间决定，而并行加法器的进位速度快且与位数无关。然而，随着位数增加，电路结构变得复杂，可以通过将加法器分组并采用组内先行进位和组间串行进位的方式来降低复杂性。

本文介绍了进位计数制及其相互转换的概念。计算机内部使用二进制编码的原因包括成本低、便于逻辑判断和实现简单的运算规则。进一步探讨了不同进制数之间的转换方法，如二进制、八进制和十六进制之间的相互转换。此外，还介绍了真值和机器数的概念，其中真值表示实际数值，而机器数是将符号和数值部分编码表示的数。最后，讨论了定点数的编码表示，包括定点小数的表示方法。

本文主要介绍了计算机系统中的主要性能指标，包括字长、数据通路带宽、存储容量和运算速度等。字长决定了计算机的计算精度和数据表示范围，而数据通路带宽则影响数据传输效率。存储容量指主存储器的最大容量，而运算速度包括吞吐量、响应时间、CPU时钟周期、主频、CPI和CPU执行时间等指标。此外，文章还介绍了基准程序用于性能评价以及相关的专业术语，如系列机、兼容性、软件可移植性和固件等。了解这些性能指标对于评估计算机系统的能力和效率非常重要。

计算机系统层次结构是计算机科学中的重要概念。本文介绍了计算机系统的组成、计算机硬件的冯诺依曼机原理、运算器、控制器、存储器以及输入输出设备的功能和组成，以及计算机软件的分类和计算机语言的种类。文章还提到了软件和硬件的逻辑功能的等价性以及计算机的层次结构。这些内容涵盖了计算机系统的基本知识，对了解计算机工作原理和组成结构有一定的帮助。