【计算机基础】二.组成1(总线、输入输出)

1.总线

1.1.总线的概述

USB = Universal Serial BUS 通用串行总线，使用的鼠标、键盘、U盘都可以通过USB接口连接到电脑

• 1.提供对外连接的接口
• 2.不同设备通过接口进行连接
• 3.外围设备接口通用
  USB、PCI(外接显卡)、ISA、Thunderbolt(雷电接口)

不使用总线的话 电脑的线路就会非常复杂

设备要分别连接存储器、运算器、控制器

使用总线可以简化线路

1.2.总线的分类

1.2.1 片内总线 芯片内部的总线，可以连接寄存器、运算器、控制器

1.2.2 系统总线

 *  数据总线 位数与CPU位数相同 可以双向传输各部件之间数据
 *  地址总线 传输数据地址 假设位数为n 寻址范围 0-2^n
 *  控制总线 发出各种控制信号 一个组件——>另一个组件  如CPU到显示器

1.3.总线的仲裁

使用仲裁控制器 来解决不同设备使用总线先后顺序的问题

3.1链式查询

 设备之间与仲裁控制器串联，根据连接顺序判断优先级

  优点：电路复杂度低、仲裁方式简单
  缺点：优先级低的设备难以获得总线使用权

1.3.2计时器定时查询

对设备进行编号 仲裁控制器内部记性计数器计数，将计数的数字发送给所有设备，设备编号= 计数值，该设备获得使用权

1.3.3独立请求

每个设备独立连接仲裁控制器，独立请求，获取结果
优点：优先顺序可以动态改变 缺点：设备总线、仲裁控制器设计较为复杂

2.I/O设备

2.1.输入输出设备

2.1.1 输入设备：

• 字符输入设备：键盘
• 图像输入设备：扫描仪 数位板 鼠标

2.1.2 输出设备：显示器、打印机、投影仪

2.2.输入输出设备通用接口设计

需要提供读、写数据、判断设备是否被占用、是否正常启动、是否连接等功能

• 数据线 I/O设备与CPU之间进行数据交换 单向/双向
• 命令线 CPU向I/O设备发送命令
• 状态线 I/O设备向CPU反馈状态
• 设备选择线 CPU对连接在总线上的设备进行选择

2.3.输入输出设备与CPU通信

• 程序中断
  I/O设备响应就绪向CPU发送中断信号，CPU高速运转同时兼顾低速I/O设备的中断请求。 缺点降低CPU处理速率
  

• DMA(直接存储器访问) 也是一种硬件设备 硬盘、显卡中都装有
  DMA直接连接主存与I/O设备，主存与IO设备进行数据交换时不中断CPU