【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。