计算机组成原理：总线仲裁与PCI总线解析

"总线仲裁-计算机组成原理（白中英）课件" 在计算机科学中，总线仲裁是确保多个设备公平且高效地共享总线资源的关键机制。白中英教授的计算机组成原理课程中专门讲解了这一主题。总线仲裁主要关注如何在多处理器或多功能系统中决定哪个设备可以访问总线，从而传输数据。 PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种广泛使用的系统总线标准，它采用集中式仲裁策略。在PCI总线中，每个主设备都有独立的REQ#（总线请求）和GNT#（总线授权）信号线直接连接到中央仲裁器。当一个设备需要使用总线时，它会发送一个REQ#信号，中央仲裁器则根据预设的算法决定哪个设备将获得总线使用权，并通过GNT#信号通知该设备。然而，PCI标准并未规定具体的仲裁算法，这意味着不同的系统或设备制造商可以根据自己的需求实现不同的仲裁策略。 计算机组成原理课程涵盖了广泛的硬件基础知识，包括但不限于以下几个关键点： 1. **计算机系统概述**：课程介绍了计算机的基本概念，包括计算机的分类，如电子模拟计算机和电子数字计算机，以及数字计算机的专用机和通用机的区别。 2. **运算方法和运算器**：讨论了计算机中数据的表示和编码，包括数值、非数值数据、校验码等，以及不同类型的运算，如定点运算、浮点运算和逻辑运算。运算器是执行这些运算的核心组件，课程也会探讨其实现方式。 3. **内部存储器**：深入研究了存储器的结构和工作原理，包括存储器芯片、高速存储器如缓存（CACHE）的设计和连接。 4. **指令系统**：讲解了指令格式、寻址方式，以及典型指令如何被处理器理解和执行。 5. **中央处理器（CPU）**：详细阐述了CPU的组成和工作原理，控制器的实现技术和现代CPU的制造技术。 6. **总线系统**：除了PCI总线仲裁，还可能涉及其他总线概念和技术，如总线的分类、性能指标和设计原则。 7. **外围设备**：涵盖了各种典型外部设备的工作原理，如显示器、打印机和硬盘驱动器等。 8. **输入输出系统**：探讨了不同的I/O控制方式，如程序控制、中断、DMA（直接内存访问）等。 9. **操作系统支持**：强调了操作系统在资源管理和调度中的作用，如存储管理、虚拟存储器等。 这门课程对计算机及相关专业学生非常重要，因为它提供了理解计算机硬件工作原理的基础。学习过程中，理解硬件结构、掌握工作原理并结合实践练习是关键。对于初学者而言，由于内容丰富、结构复杂，需要有一定的数字逻辑基础，并采用分析结构、理清原理和多做练习的学习方法。