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RSS订阅原创 《计算机组成原理》——第二章-10 现代计算机的总线结构
本文对比了传统与现代计算机总线结构：传统共享式总线同一时刻只能一对设备通信，而现代点对点连接（如QPI/UPI总线）允许多设备同时通信。重点介绍了PCIe总线的特点：串行传输、全双工、多通道设计，通过交换结构降低成本并提高效率。文章还描述了现代计算机总线层级结构，包括HOST桥接PCIe、交换结构扩展IO设备，以及为兼容旧设备的PCI桥接方案。最后指出实际学习中通常采用简化的总线结构模型。现代总线结构呈现出向高效点对点连接与网络化交换结构发展的趋势。
2025-05-25 13:49:35
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原创 《计算机组成原理》——第二章-9 传统计算机的总线结构
本文介绍了计算机系统的总线结构设计。单总线结构适用于设备较少的简单系统；随着设备增多，采用分层多总线结构，按设备速度差异分层连接，高速设备靠近CPU。传统计算机通过HOST主桥连接PCI总线控制IO设备，HOST主桥负责总线事务转发和缓冲，PCI总线可通过桥接扩展。早期x86系统采用处理器+北桥+南桥的三芯片结构。合理的总线分层设计能有效提高系统效率。
2025-05-24 15:43:38
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原创 《计算机组成原理》——第二章-8 总线数据传输方式
本文介绍了三种通信传输方式的特点和区别：1）并行通信（CPU与主存间同步/异步传输）；2）同步串行通信（分"外同步"和"同步字符"两种方式，前者通过专用时钟线同步，后者依靠数据流中的特殊字符同步）；3）异步串行通信（通过起始位/停止位同步，采用奇偶校验检测错误）。文章还对比了突发传输与非突发传输的差异，前者适合连续数据的高效传输，后者适合随机访问。通过生活化比喻（如军训哨声、特务密语、批发购物等）形象解释了各类通信方式的运作原理和应用场景。
2025-05-24 15:06:36
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原创 《计算机组成原理》——第二章-7 总线定时：异步定时、半同步定时以及分离式定时
总线定时方式对比摘要 总线定时方式主要包括同步、异步、半同步和分离式定时。 同步定时：严格按时钟周期操作，适合速度相近的设备（如CPU与内存），类似快餐店叫号系统。 异步定时：通过握手协议协调，分三种： 不互锁：主设备发请求后不等应答（如快递柜取件）。 半互锁：主设备等应答，但从设备不等确认（如电话订餐）。 全互锁：双方严格互锁（如超市存包柜）。 半同步定时：基础同步框架下，通过WAIT信号灵活延长周期（如医院叫号系统）。 分离式定时：将地址与数据阶段完全分离，提升总线利用率（如外卖下单与取餐分离）。 不同
2025-05-24 12:12:07
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原创 《计算机组成原理》——第二章-6 总线定时：同步定时（同步通信）
摘要：总线定时解决主从设备通信时序问题，同步通信通过时钟信号控制各操作步骤。以总线读操作为例，分为四个严格顺序的时钟周期：1)主设备发送地址；2)发送读命令；3)从设备返回数据；4)撤销信号并释放总线控制权。这种同步定时方式结构简单但灵活性不足，所有操作必须严格按时钟节拍完成。典型应用包括内存读写等时序要求严格的场景。
2025-05-23 22:12:16
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原创 《计算机组成原理》——第二章-5 总线事务周期
总线事务的五步流程包括请求、仲裁、寻址、数据传输和释放阶段，分别对应主设备申请总线使用权、仲裁器决定控制权归属、主设备发送目标地址、主从设备间数据交换以及主设备释放总线。总线周期特点中，同步总线依赖统一时钟信号，适合高速场景如CPU与内存通信；异步总线则通过握手协议适应速度差异，适用于低速外设如UART和I2C。突发传输允许一次地址发送后连续传输多个数据，而拆分事务则允许长时间操作暂时释放总线，避免阻塞。这些机制确保了总线系统的高效与灵活。
2025-05-23 13:30:46
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原创 《计算机组成原理》——第二章-4总线的仲裁逻辑
总线仲裁是解决多个主设备同时请求使用总线时的控制权分配问题。在总线上，主设备发送控制信号，从设备接收信号。主设备需通过控制线向总线控制器发送请求信号，获得同意后才能与从设备通信。当多个主设备同时请求时，总线控制器根据优先级进行仲裁。总线仲裁有两种主要方式：集中式仲裁和分布式仲裁。集中式仲裁包括链式查询、计数器查询和独立请求三种方式，各有优缺点，如链式查询优先级固定，独立请求效率高但成本高。分布式仲裁则没有中央仲裁器，设备自行协商决定总线使用权。
2025-05-22 13:19:39
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原创 《计算机组成原理》——第二章-2 简单的通信基础知识
参考视频： 2.2_补一补简单的通信基础知识_哔哩哔哩_bilibili通信的目的是为了传递数据,比如语音、文字、图像、视频等都是数据信号就是数据的传输载体（必须先将数据传输为电信号；eg：电压、电流、电磁波等，都是电信号的物理表现形式） cpu要将字母Y保存到主存储器中，在CPU中使用01011001的ASCII码来表示Y，CPU就是要将这8个二进制数值发送给主存储器。cpu内部就会有个发射器，这个发射器是由逻辑门电路实现的数字电路，负责将二进制数值转化成电信号。如果是二进制1转化为高电平脉冲信号，0转
2025-04-27 21:35:39
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原创 《计算机组成原理》——第二章-1 408如何考察
5.一道大题：异步串行总线是理解I/O传输的关键，所以这两者结合在一起考是很正常的。4.总线标准：2021年就从考研大纲删除掉了，对于总线标准的内容，做了解即可。2.总线概念（4道题）：主要考察总线的属性、总线的传输方式、总线定时。1.此章以选择题为主，答题考过一次，结合I/O系统一起考的。3.总线带宽计算（4道题）：总线时钟频率、总线工作频率。
2025-04-27 19:54:47
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原创 《计算机组成原理》——第二章：总线系统-前情概要
🎯：1.总线的通用属性：总线带宽（最大传输速率）、总线仲裁逻辑、总线事务、总线定时（同步通信or异步通信？2.彻底搞明白传统计算机总线结构（以早期Intel x86总线结构为例子进行讲解）3.彻底搞明白现代计算机总线结构（以现代Intel x86总线结构为例子进行讲解）4.总线标准：PCI总线和PCI Express总线（已经从408大纲中删除，这里仅作了解即可，因为了解PCI总线和PCI Express总线后，非常有助于理解I/O系统中的内容（eg：中断等知识，依赖于总线标准的）。
2025-04-27 17:01:37
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原创 《计算机组成原理》——第一章 -10 计算机系统的三个性能评估方式
三种性能评估方式：1.指令执行速度 2.基准程序 3.阿姆达尔（Amdahl）定律。
2025-04-23 20:24:34
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原创 《计算机组成原理》——第一章-9 计算机系统中三个性能指标
计算机三个性能指标：时钟周期（clock cycle)、时钟频率（主频）、CPI(cycles per instruction)在三种性能指标的基础上，学习三种性能评估的方法：指令执行速度、基准程序、阿姆达尔定律。
2025-04-23 16:40:17
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原创 《计算机组成原理》——第一章-8 计算机系统的层级结构
以上就是计算机系统的层次结构。分层有很多好处，最大的好处就是将复杂的系统简单化。上一层用户不用关心底层实现的细节。对于分层的好处，还需要接触更多的例子，慢慢的体会。在接下来《操作系统》和《计算机网络》两个专题中，继续探讨分层的好处。
2025-04-21 23:11:23
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原创 《计算机组成原理》——第一章-7 器件和逻辑电路
1.我们可以看出第二层逻辑电路都是通过第一层晶体管来实现的。2.第三层的功能部件（完成特定功能的部件：主存储器（用于存储数据的部件）、全加器（用于实现加法功能的部件）、乘法器（用于实现乘法功能的部件），有了这些功能部件之后，就可以执行机器指令了））是由第二层的逻辑电路来实现的3.下面三层都为硬件（图3-1）图3-1。
2025-04-21 21:28:04
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原创 《计算机组成原理》——第一章-6 程序的编译执行过程
机器语言：只能使用2进制代码来编写程序。这就要求程序员对计算机硬件和指令系统十分熟悉。机器语言编写难度很大操作过程很容易出错。但是也只有机器语言可以直接在程序上执行汇编语言：20世纪50年代开始，出现了符号式的程序设计语言，也就是汇编语言。用符号表示指令。使用汇编语言比使用机器语言编写程序要简单的多、也容易看懂。实际上机器不可以直接识别汇编语言程序。都是通过汇编器将汇编语言翻译成机器语言，然后才可以在机器上执行这个机器语言程序。
2025-04-20 00:15:25
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原创 《计算机组成原理》——第一章-4 简单了解程序指令的执行过程
前提概要：上一节中简单了解程序指令的设计过程此节概要：简单了解程序指令如何在cpu中运行的，暂时只考虑cpu与主存，忽略I/O设备cpu与主存之间是靠总线连接的，这里的总线可以细分为地址总线、控制总线和数据总线。介绍：专用寄存器作用：用于暂存一条需要执行的指令在内存中的地址。在程序执行之前，PC中暂存的时第一条需要执行的指令在内存中的地址。（图2.2） 作用：用于暂存cpu中正在执行的指令（图2.3）作用：用于临时存放内存地址（图2.4） 作用：用于临时存放从内存加载过来的数据（图2.5） 作用：用于对数据
2025-04-17 16:50:44
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原创 《计算机组成原理》—— 第一章“计算机系统概述” -3简单了解程序指令的设计过程
指令本质上也是一串二进制数的组合。如图1，push指令的二进制数为01010101B（55H），mov指令的二进制数为1000100111100101（89e5H)。一条指令就是一串二进制数的组合。举例：进行ax+b的操作是需要这六条指令（图2），而这6条指令是需要事先存放在主存中的和数据是一样的（图3）。指令是用来指导计算机的操作，每一条指令代表着一条操作。本篇目的：达到了解计算机指令的执行过程的目的就可以了。以上就为简单的指令的设计过程。操作码：表示机器所执行的类型（每台机器的操作码都可以自己定义的）
2025-04-14 17:17:22
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原创 《计算机组成原理》——第一章“计算机系统概述”-2 二进制、十进制与十六进制之间的转换
在计算机系统中，无论是指令还是数据都是以二进制来表示与存储的（图1）。在二进制中只有0和1两个代码。我们也称为两个位。孤立来讲单个位不是非常有用。当把多个位组合起来，再加上某种解释，即赋予不同位组合以不同的含义。我们就可以使用位组合来表示任意数据了。在计算机中，主存被划分成一个个存储单元。每个存储单元可以存储八个二进制位，每八个二进制位组合起来称为一个字节（byte）。每个字节都有对应的内存地址。（所以在逻辑上我们可以简单的将主存理解为字节数组）（图2）。
2025-04-14 16:45:56
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原创 《计算机组成原理》——第一章“计算机系统概述“ -1
cmd执行一系列的指令，从硬盘中加载hello.exe可执行文件，这个可执行文件的指令与数据会通过硬盘控制器（图10），再通过总线直接放到主存中，每个指令和数据在主存中都有对应的存储单元的存储地址（图11）。当我们编写一个C程序（图1），我们会存在放在hello.c的文件中，这个文件是存在放在硬盘中的，接下来会通过C语言的编译器，比如gcc编译这个hello.c文件（图2），得到可执行文件hello.exe,这个文件也是存放在硬盘中的。图3中的指令要求需要看懂，将在第五章：指令系统中详细的学习。
2025-04-10 23:10:20
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