《计算机组成原理》唐朔飞：系统总线与计算机结构解析

"唐朔飞的《计算机组成原理》课件PPT，讲解了计算机组成原理，包括总线结构的计算机举例，强调了面向CPU的双总线结构，以及计算机系统的其他基本组成部分和相关概念。" 本文将深入探讨标题和描述中提到的“总线结构的计算机”这一主题，主要基于唐朔飞教授的《计算机组成原理》第二版。总线是计算机系统中用于传输数据、地址和控制信号的关键组件，它连接着CPU、内存和输入/输出（I/O）设备。 1. **双总线结构**： 在面向CPU的双总线结构中，通常存在两种类型的总线：数据总线（Data Bus）和地址总线（Address Bus）。数据总线用于传输计算或I/O操作中的数据，而地址总线则用来指定内存或I/O设备的特定位置。这种结构提高了系统性能，因为数据和地址可以同时传输，而不是串行进行。 2. **中央处理器（CPU）**： CPU是计算机的核心，负责执行指令和控制整个系统的操作。在双总线结构中，CPU通过地址总线选择要访问的内存位置或I/O设备，然后通过数据总线读取或写入数据。 3. **I/O总线**： 这是连接CPU、主存和I/O接口的通信通道，允许CPU与外部设备交换信息。I/O接口作为桥梁，使得不同速度和协议的设备能够与高速运行的CPU协调工作。 4. **主存**： 主存是CPU可以直接访问的临时存储区域，存储当前运行程序的数据和指令。主存通过地址总线被CPU寻址，数据总线则用于在CPU和主存之间传输数据。 5. **I/O设备**： 计算机系统中的外部设备，如键盘、显示器、硬盘等，通过各自的I/O接口与总线相连。每个接口处理特定类型的I/O设备，确保它们能正确接收和发送数据。 6. **总线仲裁**： 在双总线结构中，必须有一个机制来决定哪个设备能在同一时间使用总线。总线仲裁负责解决这种情况，确保数据传输的有序性和避免冲突。 7. **操作流程**： 当CPU需要与I/O设备交互时，它首先通过地址总线发送设备的地址，然后通过控制总线发送相应的控制信号。I/O接口识别这些信号并响应，使数据通过数据总线传输。 8. **计算机组成原理**： 《计算机组成原理》课程涵盖了从基本逻辑门到复杂计算机系统设计的广泛主题。它不仅讨论了总线结构，还包括存储器层次、输入输出系统、运算方法、指令系统、CPU结构、控制单元设计等多个方面。 通过唐朔飞教授的课件，学习者可以更直观地理解和分析这种复杂的总线结构，同时通过动画和实例演示深化对计算机系统工作原理的理解。课件的结构清晰，方便用户根据需要选择章节学习，增强了自主学习的体验。