计算机组成原理：总线与接口技术

该资源是太原理工大学计算机组成原理课程的第五章内容，主要涉及输入/输出（I/O）系统，包括总线和接口的基本概念、程序中断方式和直接存储器访问（DMA）方式及其接口组成。 在计算机系统中，I/O系统由系统总线、接口和外部设备构成。系统总线作为连接计算机各组件的桥梁，负责CPU、内存和外设之间的数据传输。接口是系统总线与不同外设间的转换器，它既要适应各种外设的特性，又要与特定的系统总线兼容。而外部设备则执行实际的输入/输出操作。 在I/O系统的软件层面，包括用户I/O层、设备驱动程序和设备控制程序。用户I/O层允许用户与设备交互，设备驱动程序作为操作系统与硬件之间的桥梁，管理和控制设备操作，设备控制程序则负责更底层的设备操作和管理。 本章还介绍了几种主机与外设的连接模式，如单总线模式，其中所有设备共享一条总线；多总线结构，如CPU与高速缓存通过局部总线连接，再通过系统总线与主存交互；以及高性能多总线结构，如PCI总线通过桥接与其他总线连接。随着系统复杂性和性能需求的提升，出现了I/O通道和I/O处理机，它们可以执行程序，独立于CPU管理外设，实现数据的高效传输，提高系统并行性。 总线类型和总线标准是理解I/O系统的重要部分。总线可以按照功能、时序、信息类型、传送方向和位宽等进行分类。例如，CPU内总线是CPU内部各组件间的连接，部件内总线用于插件板上的芯片间通信，系统总线连接计算机系统内的各个功能部件，而外总线则用于不同计算机系统或计算机与外部设备间的通信。控制逻辑可以集成在CPU内或设置为独立的总线控制器。 此外，总线标准如PCI（Peripheral Component Interconnect）等，确保了不同厂商设备之间的互操作性，简化了系统扩展和维护。随着技术的发展，还有诸如PCI-E（PCI Express）等更快、更高效的总线标准出现，以满足高速数据传输的需求。 总结来说，第五章涵盖了I/O系统的基本架构、连接模式、总线类型和标准，这些都是理解和设计计算机系统中不可或缺的知识点，对于准备考试或深入学习计算机组成原理的学生至关重要。