408 知识网络
进入连续学习模式(12 个问题,逐个推进)

CO-6/7 总线与 I/O 系统

计算机组成原理模块

核心问题

这一部分为什么存在?

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概念体系

概念 要点 易考点 总线带宽 宽度(B/周期)× 频率 × 每周期传输次数 2009-20(4B/2周期 ×10MHz = 20MB/s);双倍数据率要 ×2(2014-19:32 根 ×66MHz ×2 = 528MB/s) 突发(猝发)传输 主设备只给一个首地址,连续传多个数据(2014-20 定义题) 省掉后续地址节拍:2012-19(地址/数据复用,传 128 位 = 1 地址 + 4 数据 = 5 周期) 地址/数据线复用 同…

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实现机制

仲裁(多主设备抢总线):链式查询(结构简单、优先级固定、对故障敏感)→ 计数器定时查询(优先级可编程)→ 独立请求(每设备一对请求/允许线,最快、线最多)。三者是“线数 vs 灵活性 vs 速度”的权衡。 定时:同步定时(统一时钟,简单但按最慢设备设计;同步总线时钟频率不一定等于工作频率、提高传输率可靠加宽/倍速/突发,2018-21、2015-19)→ 异步定时(握手应答,快慢兼容但开销大)→ 半同步/分离事务(等待期间释放总线给别人…

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方案比较

中断 vs DMA(本模块第一易混对,2013-22 四选项即标准答案集):为什么易混——都会“打断 CPU”。本质区别——中断是请 CPU 来搬(软件搬运,适合少量多次),DMA 是硬件自己搬、搬完才请 CPU(适合大批量)。判别线索:题目给“字符设备/键盘打印机”→ 中断;给“磁盘/块传送/周期挪用”→ DMA;问“请求什么”→ 中断请求 CPU 时间、DMA 请求总线。

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应用与考法

形态一:带宽/事务时间计算:2009-20、2012-19、2014-19/20、2018-21、2020-19、2013-43(突发事务完整时序)、2012-43(带宽 + 缺页 + DMA 请求次数综合,见 X-1/X-3)。

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前后联系

向前依赖:CO-4(指令执行完的时机是中断响应点;单总线数据通路就是总线思想的片内版本)、CO-3(存储器总线带宽须匹配 Cache 缺失流量,2012-43;多体交叉 + 突发传送的配合,2013-43)。 向后引出 / 跨学科: 中断响应过程 → OS-0 中断与系统调用、X-2; DMA 搬磁盘数据 → OS-8 I/O 管理、X-3;DMA 优先级高于 CPU → 对 OS 缺页处理时间的理解(X-1); 总线仲裁(共享介质争用…

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闭卷回忆链

为什么不用专线互连?共享总线带来哪三个新问题?(仲裁、定时、带宽) 三种总线仲裁方式各用什么代价换什么? 同步和异步定时分别适合什么场景? 总线带宽怎么算?复用和突发分别怎么影响事务时间? 为什么高频时代并行总线反而输给串行?(串扰与偏移) 外设很慢,最笨的 I/O 方式是什么?它浪费在哪? 中断方式怎么解放 CPU?为什么高速设备用中断会丢数据? DMA 把哪段工作从 CPU 手里拿走?CPU 还剩什么活?(预处理 + 后处理) DM…

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