【文章內(nèi)容簡介】 … 字節(jié) 1 字節(jié) 2 字節(jié) 3 字節(jié) 4 X X + 1 X + 2 X + 3 （ b ）高端優(yōu)先 字節(jié) 4 高 低 字節(jié) 3 字節(jié) 2 字節(jié) 1 存儲器 … … 字節(jié) 4 字節(jié) 3 字節(jié) 2 字節(jié) 1 X X + 1 X + 2 X + 3 數(shù)據(jù) 2. 同一字節(jié)的不同位也有大 、 小 endian結(jié)構(gòu) ◆ 大 endian結(jié)構(gòu) 0位代表字節(jié)中最右邊的位，最左邊的位是位 7。 ◆ 小 endian結(jié)構(gòu) 最左邊的位是位 0，最右邊的位是位 7。 3. 對齊 （ 信息存儲的整數(shù)邊界原則 ） 存儲多字節(jié)值的起始單元剛好是某個多字節(jié)讀取 模塊的開始單元。 該多字節(jié)值的首字節(jié)地址必須是該信息寬度 (字 節(jié)數(shù) )的整數(shù)倍。 對齊的 CPU具有更好的性能。 8 個字節(jié) 字節(jié) 半字 單字 雙字 字節(jié) 雙字 單字 單字 字節(jié) （ a ） 8 個字節(jié) 字節(jié) 單字 字節(jié) 雙字 單字 字節(jié) （ b ） 浪費(fèi) 浪費(fèi) 半字 字節(jié)信息的起始地址為： … 半字信息的起始地址為： … ０ 單字信息的起始地址為： … ００ 雙字信息的起始地址為： … ０００ 刷 新 刷新是動態(tài)存儲器區(qū)別于靜態(tài)存儲器的明顯標(biāo) 志。 CPU與刷新線路在訪問存儲器方面是竟?fàn)幍?，? 了確保信息不丟失，刷新優(yōu)先，而 CPU和 DMA請求會由 于刷新正在進(jìn)行而推遲響應(yīng)。推遲的程度與刷新線路 操作類型有關(guān)。 動態(tài) MOS存儲器采用 “ 讀出 ” 方式進(jìn)行刷新。 1. 刷新周期 從上一次對整個存儲器刷新結(jié)束到下一次 對整個存儲器全部刷新一遍的時(shí)間間隔。 主要與電容的放電速度有關(guān)。 2. 刷新方式 (1) 集中式刷新 在刷新周期內(nèi)集中安排刷新時(shí)間 ， 在刷新時(shí) 間內(nèi)停止 R/W操作 。 例如： 某存儲器芯片容量為 16K 1位 ， 存儲矩陣為128 128， 在 2ms（ 刷新周期 ） 內(nèi)要對 128行 全部刷新一遍 。 假設(shè)存儲器的存取周期為 ?s。 ◆ 優(yōu)點(diǎn)： 主存利用率高，控制簡單。 ◆ 缺點(diǎn)： 刷新時(shí)間內(nèi)不能使用存儲器，形成一段 “死區(qū)”，且芯片的存 儲 行數(shù)越多，死區(qū)越長。 正常的存儲器訪問 刷新 193 6 μ s （ 3 872 個周期） 64 μ s （ 12 8 個周期） 2ms （ 40 0 0 個 存取 周期） 0 3 87 1 1 …… …… 3 87 2 399 9 (2) 分散式刷新 將系統(tǒng)的存取周期分成兩部分 ， 前半期可用于 正常讀寫或保持 ， 后半期用于刷新 ， 如圖所示 。 刷新 128 ? s （ 128 個系統(tǒng)周期） …… 讀 / 寫 刷新 讀 / 寫 刷新 讀 / 寫 存取 周期 系統(tǒng) 周期 ? s ? s 存儲芯片的存取周期： ?s 系統(tǒng)存取周期應(yīng)： 1?s ◆ 優(yōu)點(diǎn)： 不存在“死區(qū)”，控制較簡單。 ◆ 缺點(diǎn)： 刷新動作過于頻繁，系統(tǒng)速度損失一半。 (3) 異步式刷新 是上述兩種方式的結(jié)合 。 把刷新操作平均分配到整個最大刷新間隔內(nèi)進(jìn)行 ， 相鄰兩行的刷新間隔為：最大刷新間隔時(shí)間 247。 行數(shù) 。 在前述的 128 128矩陣?yán)又?， 2ms內(nèi)分散地將 128行刷新一遍 ， 即每隔 ?s（ 2022?s247。 128≈ ?s） 刷新一行 。 此方式 “ 死區(qū) ” 長度 幾乎無 ， 且每行在 2ms內(nèi)只刷新一次 ， 機(jī)器的工作效率高 ， 但控制稍復(fù)雜 。 目前最常用的是異步式刷新 。 2ms （ 40 0 0 個存取周期） …… 讀 / 寫 刷新 15 ? s ? s 讀 / 寫 刷新 15 ? s ? s 1 1 28 I/O子系統(tǒng)組成和接口 輸入 /輸出（ I/O）設(shè)備功能很不一樣，但都是 I/O子系統(tǒng)的一部分。 對系統(tǒng)設(shè)計(jì)者而言， CPU和各 I/O設(shè)備之間的接口非常相似。 圖 ，每一 I/O設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的地址、數(shù)據(jù)和控制總線相連接，都包括一個 I/O接口電路 ，此電路與總線交互、也與實(shí)際的 I/O設(shè)備交互來傳輸數(shù)據(jù)。 1. 輸入設(shè)備的一般接口電路 輸入設(shè)備來的數(shù)據(jù)傳送到三態(tài)緩沖器，當(dāng)?shù)刂房? 線和控制總線上的值正確時(shí)，緩沖器設(shè)為有效，數(shù)據(jù) 傳到數(shù)據(jù)總線上， CPU可以讀取數(shù)據(jù)。條件不正確時(shí)， Enable logic 不會使緩沖器有效，緩沖器保持三態(tài)， 不把數(shù)據(jù)傳到總線上。 ◆ 使能邏輯 每個 I/O設(shè)備有唯一的地址。除非從數(shù)據(jù)總線 得到正確的地址，使能邏輯不置緩沖器有效。同時(shí) 必須從控制總線上得到正確的控制信號。對輸入設(shè) 備， RD（或 RD’）、 IO/M（獨(dú)立 I/O中）必須有效。 圖 (b)： 一個輸入設(shè)備的使能邏輯 設(shè)備所在系統(tǒng)有 8位地址 及 RD、 IO/M 信號 設(shè)備地址為 1111 0000 用組合邏輯（使能邏輯必須在單個時(shí)鐘 周期內(nèi)產(chǎn)生），不能使用時(shí)序器件。 2. 輸出設(shè)備接口電路設(shè)計(jì) （端口地址為 1111 0000） ◆ 裝載邏輯 在輸出設(shè)備中發(fā)揮著使能邏輯的作用。獲得正 確的地址和控制信號后，發(fā)出寄存器的 LD信號， 促使它從數(shù)據(jù)總線上讀數(shù)據(jù)。然后輸出設(shè)備可以 在空閑時(shí)從寄存器中讀取該數(shù)據(jù)，同時(shí) CPU可以執(zhí) 行其它任務(wù)。 圖 （ b）： 輸出設(shè)備產(chǎn)生裝載信號的邏輯 端口地址為 1111 0000 與圖 （ b）大致相同，只是用 WR代替了 RD 3. 輸入輸出組合接口 本質(zhì)上是兩個接口： 一個用于輸入，另一個用于輸出。 邏輯器件既用來產(chǎn)生緩沖器的使能信號，又用來 產(chǎn)生寄存器的載入信號。 如下圖： 地址為 1111 0000的組合 I/O接口 圖 帶接口和使能 /裝載邏輯的雙向輸入輸出設(shè)備 ，與 CPU交互時(shí)，存在 時(shí)序上的問題。 ◆ 就緒信號 （ READY）：一個控制輸入信號， CPU用 來同步與 I/O設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。 ? 通常為高電平。當(dāng) CPU輸出某 I/O設(shè)備的地址和正確的控制信號，使其三態(tài)緩沖器有效，該I/O設(shè)備置 READY信號為低電平。 ? CPU讀取這一信號，并繼續(xù)輸出同樣的地址和控制信號，使緩沖器保持有效。在硬盤驅(qū)動器的例子中，此時(shí)驅(qū)動器旋轉(zhuǎn)磁頭，并且定位讀寫頭，直到讀到想要的數(shù)據(jù)為止。 設(shè)置 READY為低電平而生成的附加時(shí)鐘周期叫做 等待狀態(tài) （ wait states）。 CPU也可使用 READY同步與存儲器子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。 ? I/O設(shè)備通過緩沖器將數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)總線上，并重 新設(shè)置 READY為高電平。 ? CPU才從總線上讀入數(shù)據(jù)，之后繼續(xù)它的正常操作。 輔助存儲器 1. 輔助存儲器作為主存儲器的后援存儲器，用于存放 CPU當(dāng)前暫時(shí)不用的程序和數(shù)據(jù)。 當(dāng) CPU需要時(shí)，再將數(shù)據(jù)成批地調(diào)入主存。從輔存所處的位置和與主機(jī)交換信息的方式看，它屬于外部設(shè)備的一種。 2. 輔存的特點(diǎn) 容量大，成本低，可以脫機(jī)保存信息 3. 輔存主要有兩類 : 磁表面存儲器、光存儲器 如磁盤、磁帶、光盤等 磁表面存儲器的基本原理 1. 磁表面存儲器 把某些磁性材料均勻地涂敷在載體的表面上， 形成厚度為 ～ 5μm 的磁層，將信息記錄在磁層 上，構(gòu)成磁表面存儲器。 2. 磁表面存儲器存儲信息的原理 利用磁性材料在不同方向的磁場作用下，形成 的兩種穩(wěn)定的剩磁狀態(tài)來記錄信息。 3. 磁表面存儲器的讀寫操作 ◆ 磁頭： 磁表面存儲器的讀寫元件。利用磁頭來 形成和判別磁層中的不同磁化狀態(tài)。 ◆ 磁頭是由鐵氧化體或坡莫合金等高導(dǎo)磁率的材 料制成的電磁鐵，磁頭上繞有讀寫線圈，可以 通過不同方向的電流。 ◆ 寫磁頭： 用于寫入信息的磁頭。 讀磁頭： 用于讀出信息的磁頭。 復(fù)合磁頭： 既可用于讀出，又可用于寫入的磁頭。 ◆ 讀 /寫操作 : 通過磁頭與磁層相對運(yùn)動進(jìn)行 一般都采用磁頭固定，磁層作勻速平移或高 速旋轉(zhuǎn)。由磁頭縫隙對準(zhǔn)運(yùn)動的磁層進(jìn)行讀 /寫操作。 磁頭 磁表面存儲器的的讀寫元件 當(dāng)載體相對于磁頭運(yùn)動時(shí)，就可以連續(xù)寫入一連串的二進(jìn)制信息。 局部磁化單元 載磁體 寫線圈 S N I 局部磁化單元 寫線圈 S N 鐵芯 磁通 磁層 寫入“ 0” 寫入“ 1” I 寫 N 讀線圈 S 讀線圈 S N 鐵芯