计算机组成原理：输入输出接口与系统概述

"白中英教授的《计算机组成原理》课件，主要涵盖了计算机硬件实现、结构、工作原理，特别是输入输出接口的功能和组织。课程是计算机专业核心基础，对后续学习至关重要，涉及内容包括计算机系统概述、运算方法、运算器、内部存储器、指令系统、CPU、总线、外围设备、输入输出系统以及操作系统支持等。" 在计算机系统中，输入输出（I/O）接口起着至关重要的作用。接口的主要功能包括： 1. **匹配主机与外设速度差异**：由于计算机内部处理速度远高于外部设备，接口可以作为一个缓冲区，避免数据传输速率不匹配导致的瓶颈问题。 2. **实现数据格式的转换**：计算机内部通常采用二进制数据，而外设可能使用不同格式，如ASCII或EBCDIC，接口负责将这些格式相互转换。 3. **传送主机命令**：通过接口，CPU可以向外部设备发送控制信号，如启动、停止、读取或写入命令。 4. **反映设备的工作状态**：接口可以提供设备状态信息，如是否准备好接收数据、传输是否完成等，以便CPU进行相应操作。 5. **识别和指示数据传送的地址**：接口帮助CPU确定数据应从哪个设备读取或向哪个设备写入，通过设置不同的端口地址实现。 接口的组织分为两部分：面向主机的逻辑和面向设备的逻辑。面向主机的逻辑部分遵循统一的标准，确保与CPU的兼容性；而面向设备的部分则根据具体设备的特性设计，这部分是非标准的，以适应各种不同类型的外设。 《计算机组成原理》课程不仅讲解了输入输出接口，还涵盖了广泛的内容，例如： - **计算机系统概述**：介绍计算机的基本概念、分类，如模拟计算机与数字计算机、专用机与通用机的区别。 - **运算方法和运算器**：探讨数值和非数值数据的表示、编码，以及定点、浮点和逻辑运算的实现。 - **内部存储器**：讲解存储器芯片的结构，包括高速缓存（CACHE）等高级存储技术。 - **指令系统**：深入解析指令格式、寻址方式及其对性能的影响。 - **中央处理器（CPU）**：介绍CPU的组成、工作原理，以及控制器的设计和实现。 - **总线系统**：阐述总线的概念和技术，它是连接计算机各个部分的关键。 - **外围设备**：分析典型外围设备如打印机、显示器的工作原理。 - **输入输出系统**：详细讨论I/O控制方式，如中断、DMA等。 - **操作系统支持**：涉及调度、存储管理和虚拟存储器等操作系统层面的支持。 本课程对于理解计算机硬件工作原理至关重要，要求学生具备数字逻辑的基础，并通过分析结构、理解原理、多做练习来掌握知识。由于内容广泛且结构复杂，它通常被列为考研必考课程，对于后续的计算机科学学习有着深远影响。