【计算机组成原理——知识点总结】-(总线与输入输出设备)-学习笔记总结-复习用
一、总线系统(王道书第六章)
1.1 总线的基本概念
1.1.1 总线的定义与功能
总线是计算机各部件之间传输信息的公共通路,就像城市中的 “主干道”,连接 CPU、内存、I/O 设备等,实现各部件的信息交换。
核心功能:
传输数据:在各部件间传送指令、数据等信息;
共享资源:多个部件通过总线共享内存、CPU 等资源;
简化连接:用一组总线代替各部件间的单独连线,减少硬件复杂度。
1.1.2 总线的组成
总线由总线控制器、传输线和接口电路组成:
传输线:按传输信息类型分为 3 类:
地址线:传输地址信息(如内存单元地址、I/O 端口地址),单向传输(从 CPU 到其他部件);
数据线:传输数据信息,双向传输(CPU 与内存 / I/O 设备间双向传送);
控制线:传输控制信号(如读 / 写信号、中断请求信号),协调各部件操作。
总线控制器:管理总线使用权,解决多个部件争用总线的冲突(即总线仲裁);
接口电路:各部件与总线的连接电路,实现信号电平转换、数据缓冲等(如 I/O 接口)。
1.2 总线的分类
1.3 总线的性能指标
总线性能直接影响计算机整体效率,核心指标包括:
总线宽度:数据线的位数(如 32 位、64 位),决定一次能传输的数据量;
总线带宽:单位时间内总线传输的数据量(单位:MB/s 或 GB/s),
计算公式: 带宽 = 总线宽度(字节)× 总线时钟频率(MHz)
例:32 位总线(4 字节),时钟频率 100MHz,带宽 = 4×100=400MB/s;
时钟频率
:总线工作的时钟频率(单位:MHz),频率越高,传输速度越快;
总线复用
:地址线与数据线共用一组传输线(如先传地址,再传数据),可减少线数但增加控制复杂度;
同步方式
:分为同步总线(按统一时钟信号传输)和异步总线(按握手信号传输)。
如何巧记?
答:用“马路”类比记总线:**基本概念**:总线是计算机里的“公共马路”,连接各部件传信息。核心功能:传数据、共资源、简连接。
组成=“三线一控一接口”:地址线(单行道,送门牌号)、数据线(双向道,运数据)、控制线(指挥信号)+总线控制器(交通指挥)+接口(收费站,转信号)。**分类**:
- 片内总线(芯片内小巷)、系统总线(主板主干道)、通信总线(外接高速路)。**性能指标**:
- 宽度=车道数(数据线位数,如64位=8车道);
- 带宽=车道数(字节)×车速(时钟频率),即每秒运输量;
- 复用=地址/数据共用车道,省线但按顺序来;
- 同步(按统一红绿灯)、异步(按握手信号)。 一句话串:总线是带指挥的公共马路,分不同道,宽、快则运输能力强。
1.4 总线仲裁(总线控制)
当多个部件同时请求使用总线时,需通过总线仲裁机制分配总线使用权,避免冲突。仲裁方式分为集中式和分布式:
1.4.1 集中式仲裁(由专门的总线控制器负责仲裁)
链式查询方式:
原理:总线控制器发出 “总线请求响应” 信号,按部件连接顺序(链式)传递,第一个请求的部件获得总线使用权。
优点:结构简单,成本低;
缺点:优先级固定(离控制器越近优先级越高),某部件故障会影响后续部件。
计数器定时查询方式:
原理:总线控制器有计数器,收到请求后启动计数器,按计数顺序查询各部件,第一个被查询到的请求部件获得总线使用权。
优点:优先级可通过计数器初值调整(如从 0 开始为固定优先级,从当前值开始为循环优先级);
缺点:控制逻辑较复杂。
独立请求方式:
原理:每个部件都有独立的 “总线请求” 和 “总线响应” 线,总线控制器直接判断优先级最高的请求并响应。
优点:响应速度快,优先级灵活(可通过程序设置);
缺点:线数多(2×N 条,N 为部件数),成本高。
如何巧记?
答:用“抢话筒”类比总线仲裁:**集中式仲裁**(有主持人分配话筒):
- 链式查询:话筒按座位顺序传,谁先拿到谁用(离主持人越近越先得),简单但顺序固定。
- 计数器查询:主持人按编号点人,点到谁谁用,顺序可调整(从1开始或从当前号开始)。
- 独立请求:每人举手(独立请求线),主持人直接叫优先级最高的,快但线多。**分布式仲裁**(无主持人,大家协商):
每人报自己的编号,谁号大(或小)谁拿话筒,没单点故障但规则复杂。一句话:集中式靠“主持人”分配,分布式靠“比编号”,核心是解决“谁先用总线”。
1.4.2 分布式仲裁(无专门控制器,各部件自主协商)
原理:每个部件有唯一的仲裁号,请求时广播自己的仲裁号,通过比较仲裁号大小决定使用权(号大 / 小者获胜)。
优点:无单点故障,可靠性高;
缺点:逻辑复杂,适用于多处理器系统。
1.5 总线定时(总线传输的同步方式)
总线定时是指协调总线上各部件的操作时序,确保数据正确传输,分为同步定时和异步定时:
1.5.1 同步定时(同步总线)
原理:所有部件按统一的时钟信号同步工作,传输周期固定(如一个时钟周期传输一次数据)。
优点:传输速度快,控制简单;
缺点:灵活性差(需按最慢部件的速度设计时钟),不适合距离远或速度差异大的部件。
1.5.2 异步定时(异步总线)
原理:无统一时钟,通过握手信号(如 “请求”“响应” 信号)协调传输,传输周期不固定。
步骤:主设备发 “请求” 信号→从设备准备好后发 “响应” 信号→主设备收到响应后传输数据→传输完成后撤销请求,从设备撤销响应。
优点:灵活性高,适合速度差异大或远距离传输(如 CPU 与打印机);
缺点:控制复杂,传输速度较慢。
1.5.3 半同步定时
结合同步和异步的特点:基本时序按同步时钟,当从设备未准备好时,发 “等待” 信号延长传输周期(如 CPU 访问慢速内存时)。
1.6 总线标准
如何巧记?
用“约会赴约”类比总线定时,用“通用接口”记总线标准:### 总线定时(协调传输的“时间规则”)
- **同步定时**:大家按“约定时间”行动(统一时钟),比如“每天下午3点准时传数据”,快但得等最慢的人(部件)。
- **异步定时**:没固定时间,靠“喊话”协调,比如“我准备好了(请求)”→“来吧(响应)”→传数据→“结束了(撤销信号)”,灵活但慢,适合快慢差异大的情况(如CPU和打印机)。
- **半同步定时**:基本按约定时间,谁没准备好喊“等我”(等待信号),兼顾效率和灵活。### 分布式仲裁(无主持人抢总线)
各部件报“编号”,比大小定谁用,没单点故障(一个坏了不影响 others),但规则复杂,适合多处理器。### 总线标准(“通用接口”规范)
就像插座标准(USB、Type-C),规定总线的“电压、速度、接口”,让不同设备能通用:
- PCI-E:高速“显卡专用线”,快如高铁;
- USB:万能“数据线”,连鼠标、U盘都行;
- SATA:“硬盘专用线”,接机械盘、固态盘。一句话:定时管“啥时候传”,仲裁管“谁来传”,标准管“怎么接”。
二、输入输出(I/O)设备(王道书第七章)
2.1 I/O 设备的基本概念
I/O 设备是计算机与外部世界交互的桥梁,分为输入设备(将外部信息送入计算机,如键盘、鼠标)和输出设备(将计算机信息送出,如显示器、打印机)。
核心特点:
速度慢(与 CPU、内存相比):如键盘输入速度约 100 字符 / 秒,而 CPU 主频达 GHz 级;
多样性:不同设备的工作原理、数据格式差异大;
需通过I/O 接口与主机(CPU + 内存)连接,不能直接连总线。
2.2 I/O 接口(I/O 控制器)
I/O 接口是 I/O 设备与主机之间的 “翻译官”,负责协调两者的速度、数据格式差异,实现信息交换。
2.2.1 I/O 接口的功能
数据缓冲:设置缓冲寄存器,暂存数据(解决主机与 I/O 设备速度差异);
地址译码:识别主机发送的 I/O 端口地址,确定是哪个设备的请求;
信号转换:将设备的电信号(如模拟信号)转换为主机的数字信号,或反之;
控制逻辑:接收主机的控制信号(如读 / 写),控制设备操作;
中断管理:向 CPU 发送中断请求,处理设备的异常或完成信号。
2.2.2 I/O 接口的结构
接口内部主要包含以下寄存器(通过主机访问):
数据寄存器(DR):暂存主机与设备间传输的数据;
状态寄存器(SR):存放设备状态(如 “准备好”“忙”“出错”),主机可读取;
控制寄存器(CR):存放主机发送的控制命令(如 “启动设备”“允许中断”);
地址寄存器(AR):存放设备的地址信息(部分接口有)。
2.2.3 I/O 端口编址方式
2.3 I/O 数据传送方式
由于 I/O 设备速度远慢于 CPU,需通过合理的传送方式提高效率,避免 CPU 等待。常见方式有 5 种:
2.3.1 程序查询方式(程序控制方式)
原理:CPU 主动查询 I/O 设备状态,若设备准备好则传输数据,否则循环等待。
步骤:
CPU 发 “读状态” 命令,读取设备状态寄存器;
检查状态是否 “准备好”(如 “忙” 信号为 0);
若准备好,发 “读 / 写” 命令传输数据;否则重复步骤 1-2。
优点:结构简单,硬件成本低;
缺点:CPU 效率极低(大部分时间在等待),适用于低速、少量设备(如 LED 显示)。
2.3.2 程序中断方式
原理:CPU 不主动查询,设备准备好后主动向 CPU 发 “中断请求”,CPU 暂停当前程序,转去执行 “中断服务程序”(处理数据传输),完成后返回原程序。
步骤:
CPU 执行主程序,设备准备数据;
设备准备好后,发 “中断请求”(INTR);
CPU 响应中断,保存现场(如寄存器内容),转中断服务程序;
执行中断服务程序(传输数据);
恢复现场,返回主程序继续执行。
优点:CPU 效率高(无需等待,可并行处理其他任务);
缺点:中断处理需保存 / 恢复现场,有额外开销,适用于中低速设备(如键盘、打印机)。
2.3.3 中断系统的核心概念
中断源:引起中断的事件(如设备就绪、电源故障、指令错误);
中断向量:中断服务程序的入口地址(存放在中断向量表中);
中断优先级:多个中断同时发生时,按优先级高低处理(如电源故障优先级高于键盘);
中断屏蔽:通过 “中断屏蔽寄存器” 禁止某些低优先级中断,保证高优先级中断优先处理。
2.3.4 DMA 方式(直接存储器访问)
原理:由DMA 控制器(DMAC) 直接控制内存与 I/O 设备的数据传输,无需 CPU 干预,仅在传输开始和结束时通知 CPU。
适用场景:高速设备(如硬盘、显卡)的大量数据传输(如读文件、显存刷新)。
步骤:
设备向 DMAC 发 “DMA 请求”;
DMAC 向 CPU 发 “总线请求”(HRQ),请求占用总线;
CPU 响应,释放总线控制权(发 “总线响应” HLDA);
DMAC 控制总线,直接在设备与内存间传输数据(无需 CPU 参与);
传输完成,DMAC 撤销总线请求,CPU 收回总线控制权,继续执行。
特点:
传输单位:以 “数据块” 为单位(而非字节);
CPU 干预少:仅在开始和结束时参与,中间完全由 DMAC 控制;
效率高:适合高速、大批量数据传输。
2.3.5 DMA 的传送方式
停止 CPU 访问内存:传输时 CPU 完全停止访问内存,效率高但 CPU 利用率低;
**周期挪用(周期窃取):**DMAC 趁 CPU 不访问内存时(如 CPU 执行内部操作)占用总线传输数据,不影响 CPU 运行,效率均衡;
DMA 与 CPU 交替访问内存:总线周期分成两部分,一部分给 CPU,一部分给 DMAC,适合 CPU 与 DMAC 速度接近的场景。
2.3.6 通道方式与 IOP(输入输出处理器)
通道方式:设置专门的 “通道控制器”,独立执行 “通道程序”(由 CPU 启动),管理多个 I/O 设备的数据传输,CPU 仅需发出启动命令。
IOP 方式:用专用的输入输出处理器(IOP)管理 I/O 设备,IOP 可独立运行程序,处理复杂 I/O 任务(如错误检测、数据格式转换),进一步减轻 CPU 负担。
2.4 典型 I/O 设备
2.4.1 输入设备
键盘:通过行列扫描法识别按键(按下某键时,对应行线与列线接通,产生键码),键码经转换为 ASCII
码送入主机;
鼠标:机械鼠标通过滚球带动光栅转动产生脉冲,光电鼠标通过感光芯片识别位移,将相对坐标信息传入主机;
扫描仪:将图像转换为像素数据,通过光电传感器(如 CCD)采集,经 A/D 转换为数字信号。
2.4.2 输出设备
显示器:
分类:CRT 显示器(阴极射线管)、LCD 显示器(液晶)、OLED 显示器(有机发光);
性能指标:分辨率(如 1920×1080,像素数)、刷新率(如 60Hz,每秒刷新次数)、灰度级(像素的亮度等级);
显示方式:字符显示(用字符发生器生成字符点阵)、图形显示(逐点绘制像素)。
打印机:
分类:针式打印机(通过撞针击打色带印字)、喷墨打印机(喷射墨滴)、激光打印机(通过激光成像);
性能指标:打印速度(页 / 分钟)、分辨率(dpi,每英寸点数)。
2.4.3 外存设备(兼具 I/O 功能)
硬盘(HDD):
结构:由盘片、磁头、电机组成,通过磁头在盘片磁道上读写数据;
性能指标:容量(GB/TB)、转速(如 7200 转 / 分)、平均寻道时间(磁头移动到目标磁道的时间)。
固态硬盘(SSD):基于闪存芯片,无机械部件,速度远快于 HDD,抗震性好但成本高。
如何巧记?
答:用“人机交互”类比I/O设备相关知识,简单好记:### 2.1 I/O设备(计算机的“手脚”)
- 输入设备=“手”(把外部信息拿进来:键盘、鼠标),输出设备=“脚”(把内部信息送出去:显示器、打印机)。
- 特点:慢(手脚比脑子(CPU)慢)、杂(手脚功能不同)、需“关节”(I/O接口)连主机。### 2.2 I/O接口(“翻译+协调员”)
- 功能: 缓冲(临时存数据,等CPU忙完)、译码(认设备地址,知道给谁发)、转信号(设备和主机信号格式不同,翻译一下)、控操作(按CPU命令让设备干活)、喊中断(设备 ready 了叫CPU)。
- 寄存器:数据暂存本(DR)、状态记录本(SR:忙/好)、控制命令本(CR:启动/允许中断)。
- 编址方式: 统一编址(I/O地址当内存地址,用内存指令访问);独立编址(单独地址,用专用I/O指令)。 ### 2.3 I/O数据传送方式(“数据怎么送”)
- **查询方式**:CPU“盯着问”(不停查设备状态),像等人时反复打电话,效率低,适合超慢设备(LED)。
- **中断方式**:设备“主动喊”(ready了发中断请求),CPU暂停手头事处理,像外卖到了去取,适合中速设备(键盘)。 中断核心:谁喊(中断源)、去哪处理(中断向量)、谁先处理(优先级)、不让谁喊(屏蔽)。
- **DMA方式**:“专人代送”(DMAC直接控总线,设备↔内存传数据),CPU只开头结尾管,像快递员直接送家,不用自己去取,适合高速大量数据(硬盘、显卡)。 ### 2.4 典型设备
- 显示器看“分辨率(像素数)、刷新率(每秒刷几次)”;
- 硬盘分机械(HDD,靠磁头转)和固态(SSD,靠芯片,快);
- 打印机看“速度(页/分)、分辨率(dpi)”。 一句话串:I/O设备是手脚,靠接口当翻译,传数据有盯着问、主动喊、专人送三种方式,适配不同速度设备。
三、王道风格练习题
3.1 选择题(总线部分)
下列关于总线的说法中,错误的是( )
A. 地址线通常为单向传输,数据线通常为双向传输
B. 总线带宽是指单位时间内总线传输的数据量,与总线宽度和时钟频率有关
C. 链式查询方式中,离总线控制器越远的设备,优先级越高
D. 同步总线按统一时钟信号传输,异步总线按握手信号传输
C 解析:链式查询方式中,离总线控制器越近的设备优先级越高,而非越远。
某总线宽度为 32 位,时钟频率为 100MHz,总线复用(地址线与数据线共用),则该总线的带宽为( )
A. 100MB/s B. 200MB/s C. 300MB/s D. 400MB/s
D 解析:总线带宽 = 总线宽度(字节)× 时钟频率 = 64 位 / 8×50MHz=8×50=400MB/s(注意 64 位 = 8 字节)。
总线仲裁中,独立请求方式的特点是( )
A. 优先级固定,结构简单 B. 优先级可调整,响应速度快
C. 需计数器,控制逻辑复杂 D. 无专门控制器,适用于分布式系统
B 解析:独立请求方式中,各设备有独立请求线和响应线,优先级可灵活设置,响应速度快。
下列总线标准中,属于高速串行总线且常用于显卡的是( )
A. PCI B. USB C. PCI-E D. SATA
C 解析:PCI-E 是高速串行总线,带宽高,常用于连接显卡、高速存储设备。
3.2 选择题(I/O 设备部分)
I/O 接口的功能不包括( )
A. 数据缓冲 B. 地址译码 C. 指令执行 D. 信号转换
C 解析:I/O 接口不执行指令,指令由 CPU 执行,接口仅负责数据缓冲、地址译码等。
程序中断方式与程序查询方式相比,最大的优点是( )
A. 硬件成本低 B. 传输速度快 C. CPU 效率高 D. 无需中断控制器
C 解析:程序中断方式中 CPU 无需循环等待,可并行处理其他任务,效率高于查询方式。
下列关于 DMA 方式的说法中,正确的是( )
A. DMA 传输过程中,CPU 完全不能访问内存
B. DMA 控制器可直接执行指令,处理复杂 I/O 任务
C. DMA 方式适用于高速、大批量数据传输
D. DMA 方式需要 CPU 频繁干预数据传输
C 解析:DMA 方式适用于高速、大批量数据传输,传输过程中 CPU 可部分访问内存(周期挪用方式),无需频繁干预;DMA 控制器不能执行指令(区别于 IOP)。
采用统一编址(存储器映射)时,访问 I/O 端口使用的指令是( )
A. 专用 I/O 指令(如 IN/OUT) B. 内存访问指令(如 MOV)
C. 中断指令(如 INT) D. 控制指令(如 HLT)
B 解析:统一编址时,I/O 端口与内存统一编址,用内存访问指令(如 MOV)访问。
3.3 填空题
总线按传输信息类型可分为__地址线、控制线、数据线___
总线仲裁的集中式方式包括__链式查询、计时器定实时查询____、和 独立请求。
I/O 数据传送方式中,程序查询____方式适用于低速设备且 CPU 效率最低,DMA____方式适用于高速设备且 CPU 干预最少。
DMA 控制器在传输数据时,需向 CPU 请求__总线控制权,获得响应后控制___内存___与 _IO设备_直接传输数据。
显示器的性能指标主要有__分辨率、刷新率、和 灰度级
3.4 简答题
简述同步总线与异步总线的区别及适用场景。
答:同步总线与异步总线的区别:
同步总线:按统一时钟信号传输,所有部件按固定时序操作;优点是速度快、控制简单;适用于部件速度相近、距离近的场景(如 CPU 与内存)。
异步总线:无统一时钟,按 “请求 - 响应” 握手信号传输;优点是灵活性高,可适应速度差异大的部件;适用于距离远、速度差异大的场景(如CPU 与打印机)。
比较程序中断方式与 DMA 方式的异同点。
答:程序中断方式与 DMA 方式的异同: 相同点:均能减少 CPU 等待时间,提高效率。
不同点: 中断方式:CPU需执行中断服务程序(软件处理),适合小批量数据,有现场保护开销;
DMA 方式:由 DMAC 硬件控制传输,CPU 仅在开 结束时参与,适合大批量数据,效率更高。
什么是 I/O 接口?其主要功能是什么?
答: I/O 接口是连接 I/O 设备与主机的中间电路,
主要功能:
数据缓冲(解决速度差异);
地址译码(识别设备地址);
信号转换(电平、格式转换);
控制逻辑(接收并执行 CPU 命令);
中断管理(发送中断请求)。
简述 PCI-E 总线的特点及应用场景。
答:串行传输(多通道并行),带宽高(如 PCI-E 3.0×16 单向带宽 8GB/s,双向 16GB/s);
点对点连接,每个设备独占带宽; 支持热插拔和即插即用; 应用场景:连接显卡、NVMe 固态硬盘、高速网卡等高速设备。
3.5 综合题
某总线时钟频率为 50MHz,总线宽度为 64 位,采用同步传输方式,计算该总线的带宽。若某设备采用该总线传输一个 2MB 的数据块,理论上需要多少时间?
答:总线带宽计算: 总线宽度 = 64 位 = 8 字节,时钟频率 = 50MHz,带宽 = 8×50=400MB/s。 传输 2MB
数据的时间 = 数据量 / 带宽 = 2MB/400MB/s=0.005s=5ms。
描述程序中断方式下,CPU 从接收中断请求到完成数据传输的完整过程。
答:I/O 设备准备好数据后,向 CPU 发中断请求(INTR);
CPU 执行完当前指令后,检查中断请求,若允许中断(开中断),则发中断响应信号(INTA);
CPU 保存现场(将寄存器内容压栈);
根据中断向量找到中断服务程序入口,转去执行; 执行中断服务程序(如从设备读数据到内存);
恢复现场(从栈中弹出寄存器内容);开中断,返回主程序继续执行。
四、练习题答案及解析
3.1 选择题答案(总线部分)
C 解析:链式查询方式中,离总线控制器越近的设备优先级越高,而非越远。
D 解析:总线带宽 = 总线宽度(字节)× 时钟频率 = 64 位 / 8×50MHz=8×50=400MB/s(注意 64 位 = 8 字节)。
B 解析:独立请求方式中,各设备有独立请求线和响应线,优先级可灵活设置,响应速度快。
C 解析:PCI-E 是高速串行总线,带宽高,常用于连接显卡、高速存储设备。
3.2 选择题答案(I/O 设备部分)
C 解析:I/O 接口不执行指令,指令由 CPU 执行,接口仅负责数据缓冲、地址译码等。
C 解析:程序中断方式中 CPU 无需循环等待,可并行处理其他任务,效率高于查询方式。
C 解析:DMA 方式适用于高速、大批量数据传输,传输过程中 CPU 可部分访问内存(周期挪用方式),无需频繁干预;DMA 控制器不能执行指令(区别于 IOP)。
B 解析:统一编址时,I/O 端口与内存统一编址,用内存访问指令(如 MOV)访问。
3.3 填空题答案
地址线、数据线、控制线
链式查询、计数器定时查询、独立请求
程序查询、DMA
总线控制权(总线请求)、内存、I/O 设备
分辨率、刷新率、灰度级
3.4 简答题答案
同步总线与异步总线的区别:
同步总线:按统一时钟信号传输,所有部件按固定时序操作;优点是速度快、控制简单;适用于部件速度相近、距离近的场景(如 CPU 与内存)。
异步总线:无统一时钟,按 “请求 - 响应” 握手信号传输;优点是灵活性高,可适应速度差异大的部件;适用于距离远、速度差异大的场景(如 CPU 与打印机)。
程序中断方式与 DMA 方式的异同:
相同点:均能减少 CPU 等待时间,提高效率。
不同点:
中断方式:CPU 需执行中断服务程序(软件处理),适合小批量数据,有现场保护开销;
DMA 方式:由 DMAC 硬件控制传输,CPU 仅在开始 / 结束时参与,适合大批量数据,效率更高。
I/O 接口是连接 I/O 设备与主机的中间电路,主要功能:
数据缓冲(解决速度差异);
地址译码(识别设备地址);
信号转换(电平、格式转换);
控制逻辑(接收并执行 CPU 命令);
中断管理(发送中断请求)。
PCI-E 总线特点:
串行传输(多通道并行),带宽高(如 PCI-E 3.0×16 单向带宽 8GB/s,双向 16GB/s);
点对点连接,每个设备独占带宽;
支持热插拔和即插即用;
应用场景:连接显卡、NVMe 固态硬盘、高速网卡等高速设备。
3.5 综合题答案
总线带宽计算:
总线宽度 = 64 位 = 8 字节,时钟频率 = 50MHz,带宽 = 8×50=400MB/s。
传输 2MB 数据的时间 = 数据量 / 带宽 = 2MB/400MB/s=0.005s=5ms。
程序中断方式的完整过程:
I/O 设备准备好数据后,向 CPU 发中断请求(INTR);
CPU 执行完当前指令后,检查中断请求,若允许中断(开中断),则发中断响应信号(INTA);
CPU 保存现场(将寄存器内容压栈);
根据中断向量找到中断服务程序入口,转去执行;
执行中断服务程序(如从设备读数据到内存);
恢复现场(从栈中弹出寄存器内容);
开中断,返回主程序继续执行。
五、核心知识点速记口诀
总线部分
总线组成:“地数控”(地址线、数据线、控制线);
仲裁方式:“链式固定、计数可调、独立最快”;
性能指标:“宽频带”(宽度、频率、带宽)。
I/O 设备部分
I/O 接口功能:“缓译转控中”(缓冲、译码、转换、控制、中断);
传送方式:“查询等、中断闹、DMA 直接跑”(查询方式等待,中断方式发请求,DMA 直接传输);
DMA 步骤:“请求总线→获控制权→传数据→还总线”。
通过以上知识点总结和练习题,可快速掌握总线与 I/O 设备的核心内容,重点关注总线仲裁、DMA 方式、中断流程等高频考点,结合类比(如总线 = 主干道,DMA = 快递代收)加深理解,提高考研复习效率。