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当CPU遭遇“中断饱和”-计算机组成原理白中英版第八章课件

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简介:
本课件聚焦于计算机组成原理中的关键概念——“中断饱和”,深入解析中央处理器在处理大量中断请求时面临的挑战及其优化策略,基于白中英版本教材的第八章内容。 一旦CPU达到“中断饱和”,它将无法再受理新的中断请求。 例如:假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40,000次/秒,每次需要CPU启动一次中断来处理,而相应的中断处理程序执行时间为40微秒。请问该设备能否用程序中断方式与主机交换信息?为什么? 在考虑输入输出系统时,我们需要分析上述情况下的具体条件和限制因素。

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    本课件聚焦于计算机组成原理中的关键概念——“中断饱和”,深入解析中央处理器在处理大量中断请求时面临的挑战及其优化策略,基于白中英版本教材的第八章内容。 一旦CPU达到“中断饱和”,它将无法再受理新的中断请求。 例如:假设某设备向CPU传送信息的最高频率是40,000次/秒,每次需要CPU启动一次中断来处理,而相应的中断处理程序执行时间为40微秒。请问该设备能否用程序中断方式与主机交换信息?为什么? 在考虑输入输出系统时,我们需要分析上述情况下的具体条件和限制因素。
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    本资源提供《计算机组成原理》(白中英著, 第五版)全套课件,内容详尽覆盖从第一章到第八章的所有章节,是学习和教学的宝贵资料。 《计算机组成原理》是计算机科学与技术领域的一门基础课程,白中英教授的第五版教材深入浅出地讲解了计算机系统的基本结构和工作原理。本课件涵盖了从第一章到第八章的内容,旨在帮助学习者全面理解计算机硬件系统的各个方面。 第一章:计算机系统概述 在这一章中,我们将学习计算机系统的基本构成,包括中央处理器(CPU)、存储器、输入输出设备以及它们之间的交互。此外,还将介绍计算机的层次结构,从微程序级到机器语言级再到高级语言级,使我们对计算机的工作流程有一个宏观的认识。 第二章:数据表示与运算 这一章主要探讨二进制、八进制、十进制和十六进制数制转换,以及浮点数的表示和运算。同时,还会讲解各种算术和逻辑运算符在计算机中的实现,包括加法器、减法器、乘法器和除法器等。 第三章:运算器设计 运算器是CPU的核心部件,负责执行指令并进行算术与逻辑运算。这里将深入分析运算器的内部结构,包括ALU(算术逻辑单元)、累加器、通用寄存器等,并探讨它们如何协同工作完成各种运算任务。 第四章:存储系统 存储系统是计算机中保存数据和指令的关键部分。本章会讲解内存的层次结构,如高速缓存(Cache)、主存储器和辅助存储器。同时,还会涉及动态随机访问存储器(DRAM)与静态随机访问存储器(SRAM)等不同类型的内存技术。 第五章:指令系统 本章介绍了计算机的指令集,包括RISC(精简指令集)和CISC(复杂指令集)的区别。学习者将了解各种指令格式,如固定长度、变长度及向量指令,并研究如何通过指令编码来提高计算机的效率。 第六章:中央处理器 这一章深入解析CPU的设计与工作原理,包括控制单元(CU)和运算单元(EU)。我们将讨论指令周期、时钟周期、流水线技术以及现代CPU的多核架构。 第七章:总线与接口 总线是计算机系统中各部件之间通信的重要途径。这一章会介绍总线的分类、特性及总线仲裁与信号同步方法。同时,还将讨论IO接口的设计,如中断系统和DMA(直接存储器访问)机制。 第八章:输入输出系统 我们会学习输入输出(IO)设备的工作原理及其控制方式,包括程序控制、中断驱动以及DMA等。此外,还会涉及现代计算机中常见的IO接口,例如USB与PCIe,并讨论IO设备的驱动程序及设备管理。 这个完整的课件系列涵盖了《计算机组成原理》的核心内容,对于学习者来说是深入了解计算机硬件系统工作原理的重要资源。通过深入学习可以为后续的系统编程、嵌入式开发和硬件设计等方向打下坚实的基础。
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    《计算机组成原理》是由白中英编著的一本专业教材,第五版在原有基础上进行了更新和优化,详细讲解了计算机硬件系统的设计与实现。 《计算机组成原理》是由白中英编著的一本书籍的第五版内容摘要及目录转化成的文字形式。该版本详细介绍了计算机内部结构、数据表示与运算方法等内容,并且通过实例深入浅出地讲解了各种硬件系统的设计思想和实现技术,适合于学习或研究计算机体系结构的专业人士使用。 此书分为若干章节,每一章都围绕着特定的主题展开论述。例如: 1. 计算机概述 2. 数据表示与运算基础 3. 指令系统设计 4. 存储器层次结构及其实现技术 5. 输入输出设备的工作原理及其接口实现方式等 每个章节不仅包括理论知识的讲解,还包含了许多实践案例和习题练习。通过这些内容的学习可以帮助读者更好地理解和掌握计算机组成的基本概念和技术。 以上只是该书的部分目录概览,在实际阅读过程中可以发现更多有趣的知识点以及技术细节。
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    《计算机组成原理课程课件(白中英版)》是针对高等院校计算机专业教学设计的一套系统化教材辅助材料,深入浅出地解析了计算机硬件系统的构成与工作原理。该课件由知名教授白中英主编,内容涵盖了从数据表示到处理器设计等核心主题,并结合实际案例和习题练习帮助学生巩固理论知识,掌握实践技能。 计算机基础知识入门教材详尽且易于理解,是学习的好帮手。
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    《计算机组成原理(白中英版·第五版)》一书详细介绍了计算机硬件系统的基本结构与工作原理,包括数据表示、指令系统、运算方法及设备等内容。本书适合于计算机专业及相关领域学习者使用。 《计算机组成原理》(白中英第五版)的完整版课件已经从第一章到第八章进行了细化分解。
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    《计算机组成原理》(白中英版·第五版)系统介绍了计算机的基本结构与工作原理,内容涵盖数据表示、指令系统、算术逻辑运算、存储体系及输入输出技术等核心概念和技术细节。 《计算机组成原理》(白中英第五版)完整版课件从第一章到第八章进行了细化分解。
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    《计算机组成原理》(白中英第六版)解析是一本详细解读经典教材内容的学习指南,深入剖析了计算机系统的核心概念与技术细节,适合于计算机专业学生及技术人员参考学习。 《计算机组成原理》白中英第六版解析是一本深入浅出地介绍计算机硬件结构与工作原理的教材。该书详细讲解了计算机系统的基本概念、数据表示方法以及存储器体系等内容,同时涵盖了指令系统的分类及设计原则,并对各种典型部件的工作机制进行了阐述。此外,书中还探讨了处理器的设计思想及其优化策略,帮助读者全面理解现代计算机组成的核心技术。 本书适合于高等院校相关专业的学生作为学习材料使用,同时也为从事计算机硬件开发的技术人员提供参考价值。通过系统地阅读和研究此书,读者能够建立起扎实的理论基础,并为进一步探索更高级别的计算架构奠定良好开端。
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    本书为《计算机组成原理》(作者:白中英,第六版)一书的配套习题解答手册,详尽解析了教材中的全部课后习题,帮助学生深入理解计算机硬件系统的设计与实现原理。 里面是计组的答案,大学生看了都说好。
  • 》(后习题答案
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    本书为《计算机组成原理》(第三版)的配套辅导书,提供了详尽的课后习题解答,帮助读者深入理解计算机硬件系统的设计与实现原理。 模拟计算机的特点是数值由连续量表示,并且运算过程也是连续的;数字计算机的主要特点是按位进行运算并以不连续的方式跳动计算。在模拟计算机中,数据通过电压来表达,采用电压组合与测量值的方式来完成计算操作,并使用盘上连线来进行控制。而在数字计算机里,则是用二进制数0和1表示数据,采取计数方式进行处理并且由程序进行控制。 相较于模拟计算机而言,数字计算机的精度更高、存储的数据量更大且具备更强的逻辑判断能力。 2. 数字计算机可以分为专用型与通用型两类。这种分类依据包括效率、速度、价格以及运行中的经济性和适应性等方面考虑。 3. 计算机的应用领域广泛涉及科学计算、自动控制技术,测量及测试系统,信息处理服务,教育和卫生行业,并且家用电器产品中也大量应用了计算机技术;此外还有人工智能等前沿科技的探索与实践。 4. 设计电子计算机时的主要思想是采用存储程序通用架构。主要组成部分包括运算器、逻辑控制器装置、内存单元以及输入输出设备。 5. 存储器内所有可存取位置的数量定义为该存储器的整体容量;每个具体的位置都有一个独特的编号,称为地址。如果某个字节代表需要处理的数据,则称其为数据字;而如果是包含指令的字码,则称之为指令字。 6. 每个基础操作被称为一条命令,解决特定问题的一系列命令则构成程序。 7. 在取指阶段从内存读出的信息流是属于指令性质的,而在执行时同样会从内存中获取信息但此时为数据性质的信息流。 8. 半导体存储器通常被称作内部记忆(简称“内存”),而容量更大的磁盘和光盘等则作为外部储存设备使用;两者共同用于保存二进制形式的数据。运算处理单元与控制装置结合在一起被称为中央处理器,简称为CPU,其功能在于对计算机操作的管理和执行算术及逻辑运算任务。适配器是连接外围硬件与主机的关键部件,它的作用类似于转换器使得外部设备能够和主系统并行且协调地运行。 9. 计算机系统的软件包括了两大类:一是帮助简化编程过程、提升使用便捷性以及增强计算机功能的系统程序;二是用户为解决特定问题而编制的应用程序。 10. 在早期阶段,人们直接用机器语言编写代码,并称这种形式下的源码为目的程序或手写程序。随后为了方便程序员并提高效率,汇编语言应运而生且称为汇编程序;后来又发展出了算法编程语言以进一步实现自动化和便于交流使用的目的。随着技术进步还诞生了操作系统及数据库管理系统。 11. 计算机的层级结构从低到高依次为微代码设计层、普通机器级、操作系统的层次,以及汇编与高级语言层面等五种级别;采用这种分级概念有助于理解计算机内部构造,并且在系统架构的设计上也具有重要的指导意义。