5 计算机组成原理：总线

计算机组成原理：总线

一、总线简介

• 集成电路是挂载（mounted）在电路板上的

• 总线的功能：

  • 电路板之间通过总线通信，通信信号包括：

    • 地址信号

    • 数据输入/输出信号

    • 控制信号

  • 供电作用

• 早期流行的总线：S-100（designed for 8080）

• 扩展板：是一种可以插在主板上的模块化电路板，用于增强主板的功能和性能。扩展板提供了多种接口，用于与外部模块进行通信和控制操作

• 8088的扩展板提供了3个直接访问存储器（DMA）:采用此方法后，其他设备可以不通过微处理器而获得总线的控制权，进而直接对内存进行读写。

• ISA：工业标准体系结构

• 历史：微通道体系结构总线（MCA），EISA总线，外围部件互联总线（PCI）

二、存储器RAM

• 2102静态随机访问存储器芯片（SRAM）：三态输出（除了高电平和低电平之外，还包含真空态）

• 静态随机访问存储器（SRAM）与动态随机访问存储器（DRAM）的区别：

  • 对于每一位存储空间，SRAM需要4个晶体管，DRAM只需要1个晶体管，但DRAM需要较复杂的外部电路支持。

  • SRAM一旦断电，所有信息就会丢失；DRAM在使用时，需要定期访问其存储器的内容，这一过程称为更新周期（refresh），这一过程每秒钟都要进行几百次。

• 趋势：DRAM增多

• 内存插槽（可以容纳几块小存储器板）：SIMM（单列直插内存模块）和DIMM（双列直插内存模块）

三、输出设备

• 视频显示器/监视器：连接在计算机上的电子射线管（CRT）

• 显卡/视频适配器：为视频显示器提供电子信号的元件

• 扫描技术：

  • 扫描行：每一个水平行。

  • 水平回归：完成每一行扫描后，回到最左边。

  • 垂直回归：完成整个屏幕扫描后，回到左上角。

  • 场频：每秒钟扫描的次数（单位：Hz）

  • 各行扫描技术：整个帧分为两个场来完成，偶数扫描线扫描第一个场，奇数扫描线扫描第二个场。

  • 水平扫描频率：水平扫描每行的速率（单位：Hz）

  • $每个场所包含的扫描线数量=水平扫描速率\div 场频$

  • $每帧所包含的扫描线数量=每个场所包含的扫描线数量\times 2$

  • $2\times场=1\times帧$

• 带宽：

  • 带宽限制了视频信号从一个颜色到另一个颜色又回到前一个颜色的速率（变化两次的频率）

  • $每个水平扫描行的像素数=2\times 带宽\div 水平扫描速率$

  • $可用像素=\frac{1}{3}每个水平扫描行的像素数$

  • $分辨率=水平方向可用像素\times 垂直方向上的可用像素$

四、字符生成器，只读存储器(read-only memory,ROM)

字符生成器：是视频适配板上的一部分，通常是指ROM。

ROM：代码转换电路，实现7位ASCII码到64位码的转换（定义了字符显示的外观）

• 文本适配器：支持光标（Cursor）功能的显示适配器：光标所在的行列被存储在两个8位寄存器中

• 图形适配器（图形显卡）：

五、磁介质存储器

• 录音电话

• 卷轴式磁带（顺序访问）：长期保存，但访问速度慢

• 磁盘（快速访问）：拥有磁头，可以快速访问

  • 软盘：存储速度慢，存储量小，但可以移动，插入软盘驱动器后使用。
  • 硬盘：存储速度快，存储量大，但永久驻留在驱动器中，硬盘固定。

    • 硬盘驱动器标准接口（这些接口都可以用内存直接访问，即DMA访问使用总线）：

      小型计算机系统接口（SCSI）

      增强的小型设备（ESDI）

      集成设备的电气接口（IDE）

  • 结构：磁盘表面被划分成了许多同心圆，称为磁道；又切成了一个个扇区。

• 磁介质存储器的使用：

  微处理器发出一个地址信号，通常是寻址RAM，而非磁介质存储器。微处理器不能直接从磁盘读取数据，需要将所需的数据从磁盘调入内存（RAM），然后才能对其访问。

  • 磁介质存储器像一个文件柜，存储在磁盘上的数据是以文件作为实体来存放的，存储和检索文件是操作系统（OS）很重要的功能。