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3.第一章.stm32f103rbt硬件体系结构

第1章 STM32F103RBT硬件体系结

构

1.1 STM32RBT简介

STM32F103RBT6是基于Corte-M3内核的微控制器，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和1个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C接口和SPI接口、3个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。

STM32F103 RBT6处理器的供电电压为2.0V至3.6V，包含-40°C至+85°C温度范围和

-40°C至+105°C的扩展温度范围。一系列的省电模式保证低功耗应用的要求。

STM32F103RBT6的温度范围：-40°C至+85°C

STM32F103RBT7的温度范围：-40°C至+105°C

这些丰富的外设配置，使得STM32F103RBT微控制器适合于多种应用场合：

● 电机驱动和应用控制

● 医疗和手持设备

● PC游戏外设和GPS平台

● 工业应用：可编程控制器(PLC)、变频器、打印机和扫描仪

● 警报系统、视频对讲、和暖气通风空调系统等

1.1.1.特性

z Cortex-M3处理器，最高72MHz工作频率；

z存储器：128K字节的程序存储器（ROM）；20K字节的SRAM；

z时钟：内嵌出厂调校的8MHz和40KHz的RC振荡器，并且32kHz RTC振荡器也带校准功能

z复位：上电/断电复位（POR/PDR）

z电源管理：2.0—3.6伏供电和I/O引脚，可编程电压检测（PVD）

z低功耗：可设置睡眠、停机和待机等三种模式

z AD：2个12位的模数转换器，1us转换时间（多达16个输入通道），转换范围是0至3.6V；双采样和保持功能，内部带温度传感器

z DMA：7通道DMA控制器，支持的外设有定时器、ADC、SPI、I2C和USART z I/O端口：51个I/O口，所有的I/O口都可以映像到16个外部中断；几乎所有I/O 口可以容忍5V信号

z定时器

-----3个16位定时器（每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入）

-----1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器

-----2个看门狗定时器（独立的和窗口型的）

-----系统时间定时器：24位自减计数器

z其他外围通信接口

-----多达2个I2C接口（支持SMBus/PMBus）

-----多达3个USART接口（支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和调制解调控制）-----多达2个SPI接口（18M位/秒）

-----CAN接口

-----USB2.0全速接口

z安全：96位的芯片唯一代码，CRC计算单元

z调试模式：同时至此后单线SWD调试和JTAG接口

1.1.

2.器件信息

STM32F103RB红框里，具体的资源列表信息一览表：

1.1.3.结构

STM32F103RBT模块框图

总线矩阵用来将处理器和调试接口与外部总线相连。总线矩阵与下面的外部总线相连：

z总线矩阵：总线矩阵由四个驱动部件和四个被动部件构成

-----四个驱动部件：CPU的DCode、系统总线、DMA1总线和DMA2总线

-----四个被动部件：闪存存储器接口、SRAM、FSMC和AHB2APB桥

z ICode总线：该总线将Cortex-M3内核的指令总线与闪存指令接口相连接，即从代码空间取指令和向量，指令预取在此总线上完成，是32位的总线。

z DCode总线：该总线将Cortex-M3内核的DCode总线与闪存存储器的数据接口相连接，用于对代码空间进行数据加载/存储以及调试访问，是32位的总线。

z系统总线：该总线连接Cortex-M3内核的系统总线（又称为外设总线）到总线矩阵，用于对系统空间执行取指令和向量，数据加载/存储以及调试访问，是32位的总线

z DMA总线：此总线将DMA接口与总线矩阵相联，总线矩阵协调着CPU的DCode和DMA到SRAM、

闪存和外设的访问。

z AHB/APB桥：两个AHB/APB桥在AHB喝2个APB总线间提供同步连接；APB1操作速度限于36MHz，APB2操作于全速（最高72MHz）

1.2 引脚描述

1.2.1 STM32引脚封装

Stm32F103RBT 64脚封装

1.2.2 STM32引脚描述

STM32F103RBT6的引脚描述以及对应的功能简述：

符号引脚

位置

类型描述

PA0/ WKUP/USART2_CTS/ ADC12_IN0/TIM2_CH1_ETR 14 I/O

PA0—串行总线接口0

WKUP—唤醒请求

USART2_CTS —通用同步异步收发器2信号线 ADC12_IN0—模拟/数字转换信号输入0

TIM2_CH1_ET R —高级控制定时器2信号线

PA1/USART2_RTS/ADC12_IN1/ TIM2_CH2

15 I/O

PA1—串行总线接口1

USART2_RTS —通用同步异步收发器2信号线

ADC12_IN1—模拟/数字转换信号输入1 TIM2_CH2—高级控制定时器2信号线 PA2/USART2_TX/ADC12_IN2/ TIM2_CH3

16 I/O

PA2—串行总线接口2

USART2_TX ——通用同步异步收发器2信号线

ADC12_IN2—模拟/数字转换信号输入2 TIM2_CH3—高级控制定时器2信号线 PA3/USART2_RX/ADC12_IN3 TIM2_CH4

17 I/O

PA3—串行总线接口3

USART2_RX ——通用同步异步收发器2信号线

ADC12_IN3—模拟/数字转换信号输入3 TIM2_CH4—高级控制定时器2信号线 PA4/SPI1_NSS/USART2_CK /ADC12_IN4

20 I/O

PA4—串行总线接口4。GPIO 管脚，一旦使能DAC 通道，应当设置成模拟输入(AIN)。

SPI1_NSS —复用重映射和调试I/O 配置寄存器

AFIO_MAPR

USART2_CK —通用同步异步收发器2信号线 ADC12_IN4—模拟/数字转换信号输入4

PA5/SPI1_SCK/ADC12_IN5 21 I/O

PA5—串行总线接口5。GPIO 管脚，一旦使能DAC 通道，应当设置成模拟输入(AIN)。

SPI1_SCK —复用重映射和调试I/O 配置寄存器AFIO_MAPR

ADC12_IN5—模拟/数字转换信号输入5

PA6/SPI1_MISO/ADC12_IN6 /TIM3_CH1

22 I/O PA6—串行总线接口6

SPI1_MISO —复用重映射和调试I/O 配置寄存器

AFIO_MAPR

ADC12_IN6—模拟/数字转换信号输入6 TIM3_CH1—高级控制定时器3信号线 PA7/SPI1_MOSI/ADC12_IN7 /TIM3_CH2

23 I/O PA7—串行总线接口7

SPI1_MOSI —复用重映射和调试I/O 配置寄存器

AFIO_MAPR

ADC12_IN7—模拟/数字转换信号输入7 TIM3_CH2—高级控制定时器3信号线 PA8/USART1_CK/TIM1_CH1 /MCO

41 I/O

PA8—串行总线接口8

USART1_CK —通用同步异步收发器1信号线

TIM1_CH1—高级控制定时器1信号线 MCO —微控制器时钟输出

PA9/USART1_TX/TIM1_CH2 42 I/O PA9—串行总线接口9

USART1_TX —通用同步异步收发器1信号线

TIM1_CH2—高级控制定时器1信号线

PA10/USART1_RX/TIM1_CH3/ USBDM/CAN_RX

43 I/O PA10—串行总线接口10

USART1_RX —通用同步异步收发器1信号线

TIM1_CH3—高级控制定时器1信号线 PA11/USART1_CTS/

USBDM/CAN_RX /TIM1_CH4

44 I/O PA11—串行总线接口11

USART1_CTS —通用同步异步收发器1信号线

USBDM —USB 信号

CAN_RX —CAN 信号线

TIM1_CH4—高级控制定时器1信号线 PA12/ USART1_RTS/ USBDP CAN_TX/ TIM1_ETR

45 I/O PA12—串行总线接口12

USART1_RTS —通用同步异步收发器1信号线

USBDP —USB 信号

CAN_TX —CAN 信号线

TIM1_ETR —高级控制定时器1信号线

PA13 46 I/O PA13—串行总线接口13 PA14 49 I/O PA14—串行总线接口14 PA15 50 I/O PA15—串行总线接口15

PB0/ADC12_IN8/TIM3_CH3 26 I/O PB0—串行接口0 ADC12_IN8—模拟/数字转换信号输入8

TIM3_CH3—高级控制定时器3信号线 PB1/ADC12_IN9/TIM3_CH4 27 I/O PB1—串行接口1

ADC12_IN9—模拟/数字转换信号输入9

TIM3_CH4—高级控制定时器3信号线 PB2 28 I/O PB2—串行接口2 PB3 55 I/O PB3—串行接口3 PB4 56 I/O PB4—串行接口4 PB5/ I2C1_SMBAI

I/O

PB5—串行接口5

I2C1_SMBAI — I2C 寄存器1信号线 PB6/ I2C1_SCL/ TIM4_CH1 58 I/O

PB6—串行接口6

I2C1_SCL —I2C 寄存器1信号线

TIM4_CH1—高级控制定时器4信号线 PB7/ I2C1_SDA/ TIM4_CH2 59 I/O

PB7—串行接口7

I2C1_SDA —I2C 寄存器1信号线

TIM4_CH2—高级控制定时器4信号线 PB8/ TIM4_CH3 61 I/O PB8—串行接口8

TIM4_CH3—高级控制定时器4信号线 PB9/ TIM4_CH4

I/O

PB9—串行接口9

TIM4_CH4—高级控制定时器4信号线

PB10/I2C2_SCL/USART3_TX 29 I/O PB10—串行接口10

I2C2_SCL —I2C 寄存器2信号线

USART3_TX —通用同步异步收发器3信号线 PB11/I2C2_SDA/USART3_RX 30 I/O PB11—串行接口11

I2C2_SDA —I2C 寄存器2信号线

USART3_RX —通用同步异步收发器3信号线 PB12/SPI2_NSS/I2C2_SMBAI/ 33 I/O PB12—串行接口12

USART3_CK/TIM1_BKIN

SPI2_NSS —SPI 控制寄存器2，从设备选择。这是一个可选的管脚，用来选择主/从设备。 I2C2_SMBAI —I2C 寄存器2信号线

USART3_CK —通用同步异步收发器3信号线 TIM1_BKIN —高级控制定时器1信号线

PB13/SPI2_SCK/USART3_CTS /TIM1_CH1N

34 I/O

PB13—串行接口13

SPI2_SCK —SPI 控制寄存器2，SCK 用作时钟，主模式中的MOSI 或从模式中的MISO 用作数据

通信

USART3_CTS —通用同步异步收发器3信号线 TIM1_CH1N —高级控制定时器1信号线 PB14/SPI2_MISO/USART3_RTS/ TIM1_CH2N

35 I/O PB14—串行接口14

SPI2_MISO — SPI 控制寄存器2,主设备输出/从

设备输入管脚

USART3_RTS —通用同步异步收发器3信号线 TIM1_CH2N —高级控制定时器1信号线

PB15/SPI2_MOS/TIM1_CH3N 36 I/O

PB15—串行接口15

SPI2_MOS —SPI 控制寄存器2,主设备输出/从设

备输入管脚

TIM1_CH3N —高级控制定时器1信号线 PB15/SPI2_MOS/TIM1_CH3N 36 I/O

PB15—串行接口15

SPI2_MOS —SPI 控制寄存器2,主设备输出/从设

备输入管脚

TIM1_CH3N —高级控制定时器1信号线 PC0/ADC12_IN10 8 I/O

PC0—通用数字输出\输入接口0

ADC12_IN10— ADC2接口时钟输入 PC1/ADC12_IN11 9 I/O

PC1—通用数字输出\输入接口1

ADC12_IN11— ADC2接口时钟输入 PC2/ADC12_IN12 10 I/O

PC2—通用数字输出\输入接口2

ADC12_IN12— ADC2接口时钟输入 PC3/ADC12_IN13 11 I/O

PC3—通用数字输出\输入接口3

ADC12_IN13— ADC2接口时钟输入 PC4/ADC12_IN14 24 I/O

PC4—通用数字输出\输入接口4

ADC12_IN14—模拟/数字转换信号输入14 PC5/ADC12_IN15 25 I/O

PC5—通用数字输出\输入接口5

ADC12_IN15—模拟/数字转换信号输入15 PC6 37 I/O PC6—通用数字输出\输入接口6 PC7 38 I/O PC7—通用数字输出\输入接口7 PC8 39 I/O PC8—通用数字输出\输入接口8 PC9 40 I/O PC9—通用数字输出\输入接口9 PC10 51 I/O PC10—通用数字输出\输入接口10 PC11 52 I/O PC11—通用数字输出\输入接口11 PC12 53 I/O PC12—通用数字输出\输入接口12

PC13/TAMPER/RTC 2 I/O PC13—计算机接口，可以作为通用I/O 口、

TAMPER 引脚、RTC 校准时钟、RTC 闹钟或秒输出，当后备区域由VBAT 供电时(VDD 消失后模拟开关连到VBAT)，可以作为TAMPER 引脚、RTC 闹钟或秒输出

TAMPER —侵入检测引脚 RTC —校准时钟

PC14/OSC32_IN 3 I/O

PC14—计算机接口，可以用于GPIO 或LSE 引脚。当后备区域由VBAT 供电时(VDD 消失后模拟开

关连到VBAT)，只能用于LSE 引脚

OSC32_IN —LSE 振荡器引脚。晶体振荡输入 PC15/OSC32_OUT 4 I/O

PC15—计算机接口，可以用于GPIO 或LSE 引脚。当后备区域由VBAT 供电时(VDD 消失后模拟开

关连到VBAT)，只能用于LSE 引脚

OSC32_OUT —LSE 振荡器引脚。晶体振荡输出PD2/ TIM3_ETR

I/O

PD2—GPIO 端口

TIM3_ETR —高级控制定时器3信号线

BOOT0 60 I BOOT0—启动配置引脚选择三种不同启动模式 OSC_IN 5 I OSC_IN —外部振荡器引脚引脚输入 OSC_OUT 6 O OSC_OUT —外部振荡器引脚引脚输出 NRST 7 I/O NRST —复位引脚，当输入低电平时系统复位 Vss_1 31 S Vss_1—接地引脚

Vdd_1 32 S Vdd_1—为I/O 引脚和内部调压器供电 Vss_2 47 S Vss_2—接地引脚

Vdd_2 48 S Vdd_2—为I/O 引脚和内部调压器供电 Vss_3 63 S Vss_3—接地引脚

Vdd_3 64 S Vdd_3—为I/O 引脚和内部调压器供电 Vss_4 18 S Vss_4—接地引脚

Vdd_4 19 S Vdd_4—为I/O 引脚和内部调压器供电 Vssa 12 S Vssa —模仪接地引脚

Vdda 13 S

Vdda —为ADC 、复位模块、RC 振荡器和PLL 的模拟部分提供供电 Vbat 1 S Vbat —为RTC 和后备寄存器供电 1）I = 输入，O = 输出，S = 电源，HiZ = 高阻 2）FT ：容忍5V

1.3系统控制模块

1.3.1 系统控制模块功能汇总

系统控制模块包括一些系统特性和控制寄存器，它们的许多功能与特定的外设无关，这些模块包括：

z 复位 z 掉电检测

z外部中断输入

z各种系统控制和状态

z代码安全与调试

为了满足将来扩展的需要，每种类型的功能都有其对应寄存器，不需要的位被定义为保

留位。不同的功能不共用相同的寄存器地址。

1.3.2 引脚描述

引脚名称类型描述

NRST复位输入外部复位输入----低电平有效，其中I/O口和外设将恢复其默认状态

EXIT中断输入外部中断输入----低电平/高电平或下降/上升沿有效的通用中断输

入，该引脚可用于将处理器从睡眠、深度睡眠或掉电模式中唤醒

1.3.3 寄存器描述

寄存器名称描述类型复位值地址

外部中断

0x40010400

0x00000000

EXTI_IMR 中断屏蔽寄存器 R/W

0x40010404

0x00000000

EXTI_EMR 事件屏蔽寄存器 R/W

0x40010408

0x00000000

EXTI_RTSR 上升沿触发选择寄存器 R/W

0x4001040C

0x00000000

EXTI_FTSR 下降沿触发选择寄存器 R/W

0x40010410

0x00000000

EXTI_SWIER 软件中断事件寄存器 R/W

0x40010414

0xXXXXXXXX

EXTI_PR 挂起寄存器 Rc_w1

备注：read/clear (rc_w1)：软件可以读此位，也可以通过写’1’清除此位，写’0’对此位无影响

1.3.4 复位

1.描述

复位是CPU的初始化操作，其目的是使CPU及各个寄存器处于一个确定的初始状态，

把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序，即让处理器从第一条指令开

始执行程序等。系统正常上电即可以复位，复位系统不可或缺的，它和时钟系统有着同等重

要的作用，比如一个计算机系统的复位不可靠将带来很多意想不到的麻烦。

STM32F10xxx支持三种复位形式，NRST引脚复位、看门狗复位、上电复位和掉电复

位、掉电检测复位，软件复位。

（1）NRST引脚复位

外部复位是通过把芯片NRST引脚拉为低电平使芯片复位。复位信号出现以后不能立

即撤除，必须在晶振运行稳定并且STM32F013XXX的OSC_IN脚上出现符合规定的时钟信

号时才能撤除复位信号（表示晶振已经从加电开始正常工作）；

实际应用时，我们并不需要去检测OSC_IN引脚的波形来判断是否可以撤除复位信号，

只需按照芯片厂家给出的官方数据手册进行操心即可，而常用的复位器件很容易满足这些参

数。

z如果使用的是外部晶振，上电后NRST脚上的复位信号至少要保持10ms

z若晶振已稳定运行且OSC_IN脚上已出现稳定信号，而NRST脚的信号只需保持300ns

STM32F103XXX的NRST增加一个0.1uf的电容，该电容充当了一个额外的干扰滤波器，该滤波器可以滤除非常短促的脉冲信号，使处理器不会被干扰脉冲意外复位或不稳定的复位信号复位多次。

（2）看门狗复位

STM32F103XXX内置看门狗部件，用户可以利用看门狗来复位处理器，看门狗复位时，将复位整个系统，具体操作方法参看“看门狗定时器”的具体章节。

STM32F103RBT有2个看门狗，分别为独立看门狗和窗口看门狗：

---------独立看门狗：独立看门狗是基于一个12位的递减计数器和一个8位预分频器，它由一个内部独立的40kHz的RC振荡器提供时钟，因为这个RC振荡器独立于主时钟，所以称它为独立看门狗，它的特点是可以运行于停机和待机模式，或作为一个自由定时器（正因为它具有与主时钟不同的独立时钟）为应用程序提供超时管理。

---------窗口看门狗：窗口看门狗内有一个7位的递减计数器，它是由主时钟驱动，也正因为它是主时钟驱动的，并且它只有7位递减计数器，少于独立看门狗的12位递减计数器，所以它的特点是时间较独立看门狗要短，相当于具有早起的预警功能。

（3）上电复位（POR）

STM32F10XXX具有上电复位功能，当供电电压由低向高上升越过规定的阀值（2V左右）之前，保持芯片内部系统一直处于复位状态，当越过这个阈值后的一小段时间后（下图中的“滞后时间”），结束复位并开始执行指令，芯片开始工作，上电复位无需外部复位电路。这个阈值就是表中的倒数第4行（最小值=1.8，典型值=1.88，最大值=1.96）

（4）掉电复位（PDR）

当VDD引脚电压变化值低于设定的阈值（通常Vpdr，STM32芯片大约是2V左右）时，处理器内部的掉电检测器将触发复位信号，使芯片内部产生复位，这个阈值就是表中倒数第3行（最小值=1.84，典型值=1.92，最大值=2.0）；低电压下，片内各种功能部件的操作都变得不可靠，掉电检测复位可防止Flash的内容发生改变。

（5）关于上电复位（POR）与掉电复位（PDR）的区别

可以看到POR比PDR大了0.04v，这就是表中倒数第2行，VPDRhst（PDR迟滞）=40mV，掉电复位的值在低于POR这个值时还没有被进行复位操作，主要是要获得稳定可靠的复位信号，有这个迟滞范围，就不会被一些毛刺信号所影响到。

当VDD上升越过POR阈值时，内部并不马上结束复位，而是等待一小段时间，这就是表中最后一行Trsttempo，它的典型值是2.5ms，也是使得上电复位信号成为一个稳定的信号，消除信号的抖动，才给复位操作。

这个滞后时间是为了等待供电电压能够升高到最低可靠工作电压以上，我们看到POR 阈值最小值有1.8V，最大也只有1.96V，都低于数据手册中给出最低可靠工作电压2.0V，所以这个滞后时间是十分必要的，如果供电电压上升缓慢，尤其是从1.8V升到2.0V以上超过2.5ms，则很可能造成上电复位后芯片不能正常工作的情况。

（6）掉电检测复位（PVD）

STM32F103XXX包含一个VDD/VDDA（3V3）引脚电压的二级检测。当VDD/VDDA （3V3）电压变化至阈值Vpvd（可以通过程序代码来设置这个电压Vpvd）左右时就会产生中断，中断处理程序可以发出警告信息或将微控制器转入安全模式，该功能需要通过程序开启。

z掉电检测阈值

这个阈值是相对的，可以通过电源控制寄存器（PWR_CR）选择，从2.2V---2.9V不等，正常工作时，掉电检测电路对这些阈值的反馈都有一些滞后，这一滞后使得不会因为突然的毛刺起伏来影响到芯片正常工作，从而得到相对稳定可靠的中断信号。

（7）软件复位

通过将Cortex-M3中断应用和复位控制寄存器中的SYSRESETREQ位置’1’,可实现软件复位

2.硬件复位流程

STM32F103XXX的NRST引脚为施密特触发（下面有关于施密特触发的解释）输入引脚，任何复位源可使其复位有效，一旦操作电压达到规定的门限值，该引脚就会发生突变。复位信号将保持有效直至外部的复位信号被撤除，振荡器开始运行，当时钟计数超过了固定的时钟个数后，Flash控制器和其他一些控制器就会完成其初始化。

图复位电路

当CPU的VDD电源达到2.0V时，片内RC振荡器开始起振，晶振起振以后，需经过一段时间才能稳定。此外，在上电过程中，复位信号需保持一段时间低电平，直至振荡信号稳定。

一旦晶振稳定且外部复位信号撤销，系统内的唤醒定时器即开始对振荡时钟计数，计满后，处理器和所有外设寄存器都恢复为默认状态。

关于施密特触发器：该触发器门电路有一个阈值电压，当输入电压从低电平上升到阈值电压或从高电平下降到阈值电压时电路的状态将发生变化。施密特触发器是一种特殊的门电路，与普通的门电路不同，施密特触发器有两个阈值电压，分别称为正向阈值电压和负向阈值电压。在输入信号从低电平上升到高电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为正向阈值电压，在输入信号从高电平下降到低电平的过程中使电路状态发生变化的输入电压称为负向阈值电压。正向阈值电压与负向阈值电压之差称为回差电压。

它是一种阈值开关电路，具有突变输入——输出特性的门电路。这种电路被设计成阻止输入电压出现微小变化（低于某一阈值）而引起的输出电压的改变。

3.关于电源

STM32F103XXX含有3组电源引脚---VDD、VBAT和VSSA

z VDD（数字电源）：VDD=2.0~3.6V，VDD引脚为I/O引脚和内部调压器供电

z VDDA（模拟电源）：VDDA=2.0~3.6V，为ADC、复位模块、RC振荡器和PLL的模拟部分提供供电。使用ADC时，VDDA不得小于2.4V。VDDA和VSSA必须

分别连接到VDD和VSS。

z VBAT（纽扣电池电源）：VBAT=1.8~3.6V，当关闭VDD时，（通过内部电源切换器）为RTC、外部32kHz振荡器和后备寄存器供电。

关于如何连接电源引脚的详细信息，参见下图的供电方案：

一般说来，各个电源引脚的上电是无顺序的。

4.各复位源区别

当电源电压V DD/V DDA低于指定的限位电压V POR/V PDR（上电复位电压或掉电复位电压）时，系统将一直保持为复位状态，而无需外部复位电路，此时芯片不能正常的工作。关于上电复位和掉电复位电压的关键阈值细节请参考数据手册的电气特性部分，CPU的电源电压Vdd/Vdda只有超过大于这个上电复位的阈值才能结束复位状态，开始正常工作；当CPU的电源电压Vdd/Vdda低于掉电复位电压的关键阈值时，CPU会由正常工作的状态变成复位状态。

下面关于一些不同复位源的区别比较，从软件方面复位和硬件方面复位，上电方面复位和掉电方面复位等，以及内部方面复位和外部方面复位来做分析，具体可以参考下面： z上电复位和掉电复位使特定引脚的值锁存已配置器件（例如电源引脚VDD或VDDA，这个值是芯片出厂就设定好了的），其它复位无此功能（请见下图，上电

复位的典型值是1.88V）

z上电复位和掉电复位的一个重要区别在于两者阈值不同：两者相差0.04v

z外部复位和看门狗复位也有一些小的区别。外部复位之后，处理器首先会判断引脚BOOT0，BOOT1（PB2）的状态，从而决定是否从哪里启动（SRAM，串口，FLASH

三种启动方式），而看门狗复位则无此功能。

BOOT1（J8）BOOT0（J7）功能说明

User

Boot(默认) 用主闪存存储器，即Flash启动

0 1 System Boot 系统存储器启动，用于串口下载

1 1 SRAM Boot SRAM启动

5.复位

系统时钟的选择是再启动时进行，复位内部8MHz的RC振荡器被选为默认的

CPU时钟，随后可以选择外部、具有失效监控的4~16MHz时钟；在系统复位后，BOOT

管脚的值将被锁存，用户可以通过设置BOOT1和BOOT0引脚的状态，来选择在复位

后的启动模式。在一段时间内，BOOT管脚应保持为需要的启动配置，在启动延迟

之后，因为固定的存储器映像，代码区始终从地址0开始。

Cortex-M3处理器复位后，从地址0开始运行程序；复位后的0地址处其实是

Boot Block引导程序的地址，它做了一个地址映射，所以实际上，复位后首先运

行的是Boot Block引导程序。

6.引导块（Boot Block）

引导块（Boot Block）是芯片生成时由厂家固化在其中的一段代码，我们无

法修改或删除，这段代码在复位后被首先运行。

该引导块通过在处理器上电时判断引脚BOOT0，BOOT1（PB2）的状态，从而决

定是否从哪里启动（SRAM，串口，FLASH三种启动方式），该内嵌在CPU中的引导块位

于FLASH中。

如果STM32处理器的boot引导模式如下时，：

z BOOT0 = 1

z BOOT1 = 0

在CPU进行reset复位后，这个两个引脚（BOOT0和BOOT1）的值会在SYSCLK

的第个上升沿的时候会被读出来，看到底是从用户flash存储区启动，还是从内

部RAM启动，还是从系统内部存储区启动（包括USART启动，或CAN启动，USB

设备几种不同的启动方式等），即当BOOT0=1和BOO1=0的时就会是这种启动方

式，此时在CPU内部的引导块Boot Block就会进入System Boot模式：

在这里，用户可以选择3种下载方式：

此时，芯片内部的Boot Block软件代码就会根据这3个不同的设置，去读对应的管脚，例如，请参见如何从串口下载一个程序到芯片里，如何从USB口下载一个程序到芯片里，请见对应的章节。

原理就是，芯片内部的引导程序根据我们在PC机上的对应选项，对3个不同的方式进行配置，例如，我选择的是串口，首先是PC机上的上位机软件识别到芯片的串口已经就绪了，开始进行存储容量，下载地址以及位置等细节的设置，包括芯片型号等信息；设置好了，再选择对应的二进制代码或者HEX文件，那么芯片内部的引导程序就会根据我们设置的配置文件，将代码下载STM32芯片中；

CAN下载方式和USB下载方式都是类似，先让PC机上位机识别到芯片对应的CAN或USB接口，然后再在上位机软件中进行下载具体位置和目标芯片型号等配置的设置，最后选择要下载到STM32芯片中的程序，然后进行下载操作。

在系统内存引导模式，RS232串行接口连接到的STM32（例如，RS232收发器max3232芯片）有直接联系的USART1_RX（PA10）和USART1_TX（PA9）引脚。

一旦系统内存引导模式输入和微控制器已被配置为从串口启动，如上所述，bootloader代码开始扫描的USART1_RX的行针，等待收到0x7F的数据帧：一个起始位，0x7F的数据位，偶校验位和一个停止位。

这个数据帧的持续时间使用SysTick定时器来衡量，根据收到的数据以及定时器的时间，计算出当前相应的波特率；接下来，该代码初始化串行接口。使用此计算波特率，

发送确认字节（0x79）返回到主机，这标志着STM32F10xxx芯片已经准备接收用户命令。

不过这里非常重要的一点，就是STM32F103XXX没有USB和CAN引导下载的功能。

1.4 时钟系统

1.4.1 时钟系统分析

STM32芯片内部的时钟系统结构图如下所示，我们先对芯片内部的时钟树做一个分析，然后再来针对我们振荡器来做一个介绍，下面是各个模块的框架图：时钟树：

1.STM32共有五个时钟来源：

在STM32 系统中，共有五个时钟源，分别为HSE、HSI、LSE、LSI、PLL。由图可以看出，HSI 和LSI 为片内RC 振荡器，HSI 为8MHz 而LSI 为40KHz；HSE 和LSE 为外部时钟源；PLL 则需要HSE 和HSI 来提供时钟。

（1）HSE：外部高速时钟信号

可以通过外部直接提供时钟，从OSC_IN 输入，或使用外部陶瓷/晶体谐振器。外部直接提供的时钟可以达到25MHz，用户可以通过设置时钟信号控制寄存器RCC_CR 中的HSEBYP 和HSEON 位来选择该模式。此时OSC_OUT 引脚为高阻状态。

（2）HSI：内部高速时钟信号

该时钟通过8MHz 的内部RC 振荡器产生，并且可被直接用做系统时钟，或者经过2 分频后作为PLL 的输入。它比HSE 有更快的启动时间，但频率精确度没有外部晶体振荡器高。而且根据制造工艺的不同，不同芯片之间的RC 振荡器频率也是不同。出厂时，每个设备频率已被校准至1%（25 摄氏度）。出厂校验值被装载到时钟控制寄存器RCC_CR

的HSICAL [7：0] 位。在不同的电压或者温度下，可以通过RCC_CR 中的HSITRIM[4：0]位来调整HIS 的频率。并可以通过时钟控制寄存器RCC_CR 的HISON 位打开或者禁用。

（3） LSE：低速外部时钟信号

振荡器是一个32.768KHz 的低速外部晶体/陶瓷振荡器，它可以向RTC 提供高精准时钟。

（4）LSI：低速内部时钟信号

振荡频率为40KHz 左右（30-60KHz 之间）。

（5）PLL：锁相环倍频输出

其时钟输入源可选择为HSI/2、HSE 或者HSE/2。倍频可选择为2～16 倍，但是其输出频率最大不得超过72MHz。

2.系统时钟模块（SYSCLK）

系统时钟SYSCLK 是供STM32 中绝大部分部件工作的时钟源。详情请参见上面时钟树图，系统时钟可选择为HSI、PLLCLK或HSE输出。

系统时钟模块图

计算机组成与结构

第1章计算机组成与体系结构根据考试大纲，本章内容要求考生掌握3个知识点。（1）构成计算机的各类部件的功能及其相互关系；（2）各种体系结构的特点与应用（SMP、MPP）；（3）计算机体系结构的发展。 1.1 计算机体系结构的发展冯·诺依曼等人于1946年提出了一个完整的现代计算机雏形，它由运算器、控制器、存储器和输入/输出设备组成。现代的计算机系统结构与冯·诺依曼等人当时提出的计算机系统结构相比，已发生了重大变化，虽然就其结构原理来说，占有主流地位的仍是以存储程序原理为基础的冯·诺依曼型计算机，但是，计算机系统结构有了许多改进，主要包括以下几个方面。（1）计算机系统结构从基于串行算法改变为适应并行算法，从而出现了向量计算机、并行计算机、多处理机等。（2）高级语言与机器语言的语义距离缩小，从而出现了面向高级语言机器和执行高级语言机器。（3）硬件子系统与操作系统和数据库管理系统软件相适应，从而出现了面向对象操作系统机器和数据库计算机等。（4）计算机系统结构从传统的指令驱动型改变为数据驱动型和需求驱动型，从而出现了数据流计算机和归约机。（5）为了适应特定应用环境而出现了各种专用计算机。（6）为了获得高可靠性而研制容错计算机。（7）计算机系统功能分散化、专业化，从而出现了各种功能分布计算机，这类计算机包括外围处理机、通信处理机等。（8）出现了与大规模、超大规模集成电路相适应的计算机系统结构。（9）出现了处理非数值化信息的智能计算机。例如自然语言、声音、图形和图像处理等。 1.2 构成计算机的各类部件的功能及其相互关系计算机由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备组成。

计算机原理与体系结构

[模拟] 计算机原理与体系结构选择题第1题：中断响应时间是指(1) 。 A.从中断处理开始到中断处理结束所用的时间 B.从发出中断请求到中断处理结束后所用的时间 C.从发出中断请求到进入中断处理所用的时间 D.从中断处理结束到再次中断请求的时间参考答案：C 第2题： A.13 B.183 C.193 D.203 参考答案：D 第3题：在单指令流多数据流计算机(SIMD)中，各处理单元必(3) 。 A.以同步方式，在同一时间内执行不同的指令 B.以同步方式，在同一时间内执行同一条指令 C.以异步方式，在同一时间内执行不同的指令 D.以异步方式，在同一时间内执行同一条指令参考答案：B 在计算机中，最适合进行数字加减运算的数字编码是(4) ，最适合表示浮点数阶码的数字编码是(5) 。第4题： A.原码 B.反码 C.补码 D.移码

参考答案：C 第5题： A.原码 B.反码 C.补码 D.移码参考答案：D 操作数所处的位置，可以决定指令的寻址方式。操作数包含在指令中，寻址方式为(6) ；操作数在寄存器中，寻址方式为(7) ；操作数的地址在寄存器中，寻址方式为(8) 。第6题： A.立即寻址 B.直接寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址参考答案：A 第7题： A.立即寻址 B.相对寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址参考答案：C 第8题： A.相对寻址 B.直接寻址 C.寄存器寻址 D.寄存器间接寻址

参考答案：D 第9题：两个同符号的数相加或异符号的数相减，所得结果的符号位SF和进位标志CF 进行(9) 运算为1时，表示运算的结果产生溢出。 A.与 B.或 C.与非 D.异或参考答案：D 第10题：若浮点数的阶码用移码表示，尾数用补码表示。两规格化浮点数相乘，最后对结果规格化时，右规的右移位数最多为(10) 位。 A.1 B.2 C.尾数位数 D.尾数位数-1 参考答案：A 第11题： A.10/70△t

嵌入式系统硬件体系结构设计

一、嵌入式计算机系统体系结构体系主要组成包括： 1. 硬件层硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口（A/D 、D/A 、I/O 等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM 中。软件层功能层

2. 中间层硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或板级支持包（Board Support Package，BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。 3. 系统软件层系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。 4. 功能层功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。硬件的设计本网关硬件环境以单片机S3C2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主，

Cisco 7200系列路由器体系结构

Cisco 7200系列路由器体系结构本文是Cisco 720x系列路由器的硬件和软件体系结构概述。硬件体系结构机箱概述 7200系列路由器机箱包括2插槽Cisco 7202 、4插槽Cisco 7204及Cisco 7204vxr和6 插槽Cisco 7206及Cisco 7206vxr： 7202：支持仅网络处理引擎NPE-100、NPE-150和NPE-200的两插槽机箱 7204：一个4插槽机箱带有传统中平面 7206：一个6插槽机箱带有传统中平面 7204VXR：一个4插槽机箱与VXR盆腔中段平面 7206VXR：一个6插槽机箱与VXR盆腔中段平面 7200系列硬件体系结构从型号变化到型号并且取决于机箱和NPE的组合，但可以一般被分离到二个主要设计：路由器与原始盆腔中段平面和早期NPE (NPE-100、NPE-150，NPE-200)和路由器与VXR盆腔中段平面和最新NPE (NPE-175、NPE-225、NPE-300、NPE-400、NPE-G1等等) 。在本文，我们着重于这两个主要设计。 VXR机箱提供1Gbps盆腔中段平面当使用与NPE-300、NPE-400或者NPE-G1时。另外，VXR 盆腔中段平面包括多服务互换(MIX)，通过MIX 支持DS0时间位置交换横跨盆腔中段平面互联对每端口适配器槽。盆腔中段平面和MIX 也支持在信道化接口之间支持语音和其他constant-bit-rate 应用程序的计时的分配。VXR盆腔中段平面提供二全双工8.192 Mbps Time Division Multiplexing (TDM)流在每端口适配器槽和MIX之间，是有能力在交换DS0s上在所有12 8.192 Mbps 流。每流可以支持128条DS0信道。 Cisco 7200 VXR路由器也支持网络服务引擎NSE-1，包括二个模块化板：处理器引擎板和网络控制器电路板。处理器板根据NPE-300 体系结构。网络控制器电路板招待Parallel Express Forwarding (PXF)处理器，与路由处理器一起使用提供加速的信息包交换，并且加速的IP第三层功能处理。网络处理引擎- 网络服务引擎 NPE包含主存储器，CPU，外围部件互连(PCI)内存(静态随机访问存储器- SRAM)，除了的使用动态RAM(DRAM)的NPE-100)和控制电路为PCI BUS。网络处理引擎包括以下组件：精简指令集计算技术(RISC)微处理器网络处理引擎微处理器内部时钟速度 NPE-100和NPE-150R4700150兆赫 NPE-175RM5270200兆赫 NPE-200R5000200兆赫 NPE-225RM5271262兆赫 NPE-300RM7000262兆赫 NPE-400RM7000350兆赫 NPE-G1BCM1250700兆赫 NSE-1RM7000262兆赫系统控制器 NPE-100、NPE-150和NPE-200有在网络处理引擎使用直接存储器访问(DMA)的一个系统控制器对转移数据在DRAM和信息包SRAM之间。 NPE-175 和NPE-225有提供对二盆腔中段平面和单个的一个系统控制器输入/ 输出(I/O)

路由器的组成结构

基础知识路由器的组成结构内容摘要：和其他计算机一样，运行着的路由器也包含了一个“中央处理器”()。不同系列和型号的路由器，也不尽相同。路由器的处理器负责执行处理数据包所需的工作，比如维护路由和桥接所需的各种表格以及作出路由决定等等。路由器处理数据包的速度在很大程度上取决于处理器的类型。内存所有计算机都安装丁某些形式的内存。路由器主要采用了四种类型：只读内存()。闪存。随机存取内存()。非易失性()。在所有类型的内存中，是会在路由器启动或供电间隙时丢失其内容的唯一一种内存；在下面的介绍中，我们将简单说明路由器的每种内存的主要用途。保存着路由器的引导(启动)软件。这是路由器运行的第一个软件，负责让路由器进入正常工作状态。有些路由器将一套完整的保存在中，以便在另——个不能使用时。作救急之用。通常做在一个或多个芯片上，焊接在路由器的主机板上。闪存的主要用途是保存软件，维持路由器的正常工作。若路由器安装了闪存，它便是用来引导路由器的软件的默认位置。只要闪存容量足够，使可保存多个映像，以提供多重启动选项。闪存要么做在主机板的上，要么做成一张卡。的作用很广泛，在此不可能一一列出。但有两样东西值得一提，即系统表与缓冲。通过满足其所有的常规存储需要。的主要作用是保存在路由器启动时读入的配置数据。这种配置称为“启动配置”。

接口所有路由器都有“接口”()。在前面，我们已列出了路由器支持的部分接口类型。在采用的路由器中，每个接口都有自己的名字和编号。一个接口的全名由它的类型标识以及至少一个数字构成。编号自零开始。对那些接口已固定下来的路由器，或采用模块化接口，只有关闭主机才可变动的路由器，在接口的全名中，就只有一个数字，而且根据它们在路由器中物理顺序进行编号。例如，是第一个以太网接口的名称；而是第三个串口的名称。若路由器支持“在线插入和删除”，或具有动态〔不关闭路由器)更改物理接口配置的能力(卡的热插拔)，那么一个接口的全名至少应包含两个数字、中间用一个正斜杠分隔(／)。其中，第一个数字代表插槽编号，接口处理器卡将安装在这个插槽上；第二个数字代表接口处理器的端口编号。比如在一个路由器中，／代表的便是位于号槽上的第一个以太网接口——假定号槽插接了一张以太网接口处理器卡。有的路由器还支持“万用接口处理器”()。上的某个接口名由三个数字组成，中间也用一个正斜杠分隔(／)。接口编号的形式是“插槽／端口适配器／端口”。例如，／／是指号槽上第一个端口适配器的第二个以太网接口。初次接触这些编号方式，也许会觉得有些迷惑。但不要担心，有办法可以让路由器告诉我们它的所有接口的全名。控制台端口几乎所有路由器都在路由器背后安装了一个控制台端口。控制台端口提供了一个／—(以前叫作—)异步串行接口、使我们能与路由器通信。至于同控制台口建立哪种形式的物理连接，则取决于路由器的型号。有些路由器采用一个母连接()，有些则用连接器。通常，较小的路由器采用控制台连接器，而较大路由器采用控制台连接器。辅助端口

常规计算机硬件体系结构

第二章常规计算机硬件体系结构早期的包处理系统是建立在常规计算机系统之上的，这也是最廉价的包处理系统。我们定义一个常规的计算机系统由四个基本部件组成：一个CPU，一个内存，一个或多个I/O设备，一条总线。总线连接另外的三个基本部件，并允许它们相互通信。PC机是一个常规计算机系统，因为它包括了以上所有四个部件。为了将一台常规的计算机转换成一个可以处理数据包的网络系统，必须在计算机上增加一些硬件和软件。增加的硬件用来发送和接收数据包，增加的软件用来处理数据包。 2.1 早期的NIC 将一个计算机系统连接到一个网络的硬件设备称为网络接口卡（Network Interface Card，NIC）。对于计算机来说，NIC和其它I/O设备一样连接到计算机的总线并由CPU控制，CPU 控制NIC的方法与控制其它I/O设备的方法也相同。对于网络来说，NIC表现得像一台主机，即NIC可以发送和接收数据包。主机和包分析器只连接到一个网络上，这样的系统只需要一块NIC。复杂一些的系统，像网桥、路由器等，要求多个网络连接。当系统需要多个网络连接时，有两种可能的实现方法。一种方法是将多块网卡插入到总线扩展槽中，每块网卡连接一个网络；另一种方法是在一块电路板上提供多个独立的网络接口，电路板插入扩展槽中，每个网络接口连接一个网络，目前已经出现了这种商用的NIC硬件。从计算机的角度来看，这两种方法没有什么区别。但是由于总线扩展槽的数量是有限的，因此后一种方法更好，可以节省扩展槽。网络接口由CPU操作，这意味着CPU控制着所有数据包的发送和接收。为发送一个数据包，CPU首先在内存中组装好数据包，然后将包传递给NIC，NIC再将数据包发送到网络上。在系统接收一个数据包前，CPU必须先允许NIC，指明数据包存放的位置。NIC等待从网络上到来的数据包，将其存放到指定的位置，然后通知CPU。NIC中通常包含实现物理层协议标准的物理接口芯片组，它们保证每个输出的帧具有正确的格式并且产生出符合物理层协议标准的信号波形；类似地，它们检查每个到来的帧以保证每个帧是有效的。数据总线上一次可以传输的数据量由数据总线的宽度（即数据线的数目）决定。一般来说，数据总线的宽度不足以一次传输一个完整的帧，因此一个帧必须分成许多较小的片段（如32比特）分多次传递给NIC。由于NIC是由CPU操作的，这意味着CPU必须参与到这种传输过程中。事实上，早期的NIC硬件依赖于计算机系统的CPU完成帧的收发。在帧的接收过程中，CPU反复地访问NIC取得下一个片段的数据，然后存放到内存中。在帧的发送过程中，CPU反复地将帧的片段发送给NIC。使用CPU传输数据包的主要优点是代价低，因为NIC硬件不需要做很多事，因此可以做得很简单。主要的缺点是开销大和可扩展性差，使用CPU处理输入输出意味着它不能做别的事；更重要的是，一个CPU无法适应高速网络，特别是当系统有多个网络接口时。 2.2 现代的NIC 为了支持多个网络接口和适应高速网络，必须将输入/输出和包处理分离开来，并尽可能避免使用CPU，因此现代的NIC都包含独立于CPU操作的复杂硬件。以下四种技术用来优化数据传输和减少开销：（1）卡上地址识别和过滤；（2）卡上包缓存；（3）直接内存访问DMA；（4）操作链。（1）卡上地址识别和过滤以太网使用共享媒体进行传输，每个节点实际上可以收到所有的帧，只是丢弃哪些不是

路由器基本原理和结构体系

路由器基本原理和结构体系一、路由器在IP网络中的位置 IP是一种网络间的互连协议。整个IP网络，由许多子网络构成，各子网络又由许多主机组成。子网之间可以使用不同的链路层协议，如 Ethernet或PPP等，同一子网必须使用相同的链路协议。在网络层，主机用IP地址寻址，IP地址实行全网统一管理。IP地址通过子网掩码而分成两部分：Net ID和Host ID。同一子网内部使用相同的Net ID，而Host ID各不相同。子网内部的主机通信，由链路协议直接进行；子网之间的主机通信，要通过路由器来完成。路由器是多个子网的成员，在它的内部有一张表示Net ID与下一跳端口对应关系的路由表。通信起点主机发出IP包被路由器接收后，路由器查路由表，确定下一跳输出端口，发给下一台路由器，这台路由器又转发给另外一台路由器，用这样一跳接着一跳的方式，直到通信终点另一台主机收到这个IP包。 IP协议的网络层是无连接的，路由器中没有表示连接状态的信息。路由器在网络层也没有重发机制和拥塞控制。IP协议重发机制和拥塞控制由传输层TCP来处理，按端到端的方式运行。传输层拥塞控制通过TCP慢启动实现。 IP协议把网络划分为物理层（L1）、链路层（L2）、网络层（L3）、传输层（L4）及应用层（L7）五个层次。处理物理层的设备有Hub集线器，处理链路层的设备有L2以太交换机，路由器是在网络层转发数据的设备。L3以太交换机是IP网络路由器的特例，通常只有以太线路接口，工作在纯以太网络环境中。二、路由器工作原理路由表是工作在IP协议网络层实现子网之间转发数据的设备。路由器内部，如图，可以划分为控制平面和数据通道。在控制平面上，路由协议可以有不同的类型，如OSPF、BGP等。路由器通过路由协议交换网络的拓扑结构信息，依照拓扑结构动态生成路由表。在数据通道上，转发引擎从输入线路接收IP包后，分析与修改包头，使用转发表查找输出端口，把数据交换到输出线路上。转发表是根据路由表生成的，其表项和路由表项有直接对应关系，但转发表的格式和路由表的格式不同，它更适合实现快速查找。转发的主要流程包括线路输入、包头分析、数据存储、包头修改和线路输出。 IP包从不同的线路上到达路由器的接口卡，线路输入处理部分对它进行信号恢复、解码和CRC校验，然后放进输入FIFO。输入FIFO 的数据要送入数据存储器，数据存储器可以是CPU控制主内存或逻辑控制的专用内存。新输入数据放在系统输入队列尾部，CPU或逻辑从输入队列取出报文进行分析，需要分析的内容主要是L3包头中的目的IP 地址，有些情况也L3包头的其他部分，甚至包括L2和L4包头。包头分析首先滤掉IP头校验和有错的报文，然后确定是协议报文还是转发报文。协议报文送协议软件处理，转发报文要查转发表确定输出端口，查流分类表确定输出队列。每个端口可以有若干个输出队列，他们对应于不同的优先级别。输出队列调度模块根据特定的规则，把选中的报文交给输出FIFO。报文在进入输出FIFO之前，要修改包头。修改包头包括IP TTL值减一，更新IP头校验和，替换L2的地址等。线路输出处理部分从输出FIFO中取出数据，更新链路层CRC数值，然后编码，经信号调制发送到输出线路上。这就是IP包转发的基本流程，如果支持更多的IP业务，如ACL，NAT等，在上述流程中还要增加额外的过滤和处理。路由协议根据网络拓扑结构动态生成路由表。IP协议把整个网络划分为管理区域，这些管理区域称为自治域，自治域区号实行全网统一管理。这样，路由协议就有域内协议和域间协议之分。域内路由协议，如OSPF、IS-IS，在路由器间交换管理域内代表网络拓扑结构的链路状态，根据链路状态推导出路由表。域内路由协议相邻节点之间，采用多播或广播方式通信。域间路由协议，如BGP，根据距离向量和过滤策略生成全网路由表。域间路由协议相邻节点交换数据，不能使用多播方式，只能采用指定的点到点连接。域间路由协议不能使用缺省路由，BGP路由表必须表达IP网络全部子网的信息，所以路由表项较多。尽管使用IP

1计算机网络体系结构试题

一、计算机网络体系结构（一计算机网络概述） 1．计算机网络的概念、组成和功能 2．计算机网络的分类 3．计算机网络与互联网的发展历史 4．计算机网络的标准化工作及相关组织（二计算机网络体系结构与参考模型） 1．计算机网络分层结构 2．计算机网络协议、接口、服务等概念 3．ISO/OSI 参考模型和TCP/IP 模型 1．电路交换、报文交换和分组交换 2．数据报与虚电路重难点： 1．体系结构的基本概念的理解，包括协议、分层、体系结构、实体、接口和服务等概念。 2．OSI 参考模型和TCP/IP 模型的分层和各层的功能。3．带宽和时延的理解和计算 4．区分电路交换、报文交换和分组交换（数据报与虚电路）各自的优缺点以及使用范围。本章基础要点：计算机网络的概念、组成与功能计算机网络可以定义为：按照网络协议，以共享资源和传递信息为主要目的，将地理上分散且功能独立的计算机通过通信线路互连

起来构成的集合体。简言之，计算机网络就是一些互连的、自治的计算机的集合。从逻辑功能上讲，计算机网络由通信子网和资源子网两部分组成。计算机网络具有一下基本功能： 1. 数据通信：它是计算机网络最基本的功能。包括连接控制、传输控制、差错控制、流量控制、路由选择和多路复用等子功能。 2. 资源共享：包括数据资源、软件资源以及硬件资源的共享 3. 信息综合处理：将分散在各地计算机中的数据资料进行集中处理或分级处理。如自动订票系统、银行金融系统、信息采集与处理系统等。 4. 负载均衡：即将工作任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。 5. 提高可靠性：指计算机网络中的各台计算机可以通过网络彼此互为替代机。 6. 分布式处理 OSI参考模型：物理层：规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及规程特性。该层为上层协议提供了传输数据的物理介质。数据的单位称为比特（bit ）流。属于物理层的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232 RJ-45 数据链路层：在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层作用包括：物理地址寻址、数据成帧、流量控制、数据检错、重发等。数据的单位称为帧。协议代表：HDLC PPP

路由器硬件组成

路由器硬件组成 * CPU : 执行操作系统的功能，包括系统初始化，路由和交换等功能。 * 输入输出端口（Input/Output,I/O): I/O端口就是数据进出路由的接口，可以使用Cisco命令: ”Show Interface”来查看当前路由都有哪些端口。 ”show interface brief”来查看和显示当前激活和未激活的接口。 * 4大内存：路由器采用了以下几种不同类型的内存，每种内存以不同方式协助路由器工作。 A.只读内存(ROM)。 B.闪存(FLASH)。 C.非易失性RAM(NVRAM)。

D.随机存取内存(RAM)。 1.只读内存（ROM）只读内存（ROM）在Cisco路由器中的功能与计算机中的ROM相似，主要用于系统初始化等功能。 ROM中主要包含：（1）系统加电自检代码（POST），用于检测路由器中各硬件部分是否完好；（2）系统引导区代码（BootStrap），用于启动路由器并载入IOS操作系统；（3）备份的IOS操作系统，以便在原有IOS操作系统被删除或破坏时使用。这个IOS比现运行IOS的版本低一些，但却足以使路由器启动和工作。 ROM是只读存储器，不能修改其中代码。如要进行升级，则要替换ROM芯片。 2.闪存（Flash）

闪存（Flash）是可读可写的，系统重新启动或关机之后仍能保存数据。Flash中存放着当前使用中的IOS。如果Flash 容量足够大，可以存放多个操作系统。这在进行IOS升级时十分有用。当不知道新版IOS是否稳定时，可在升级后仍保留旧版IOS，当出现问题时可迅速退回到旧版操作系统，从而避免长时间的网路故障。 3.非易失性RAM(NVRAM) 非易失性RAM(Nonvolatile RAM)是可读可写的存储器，在系统重新启动或关机之后仍能保存数据。NVRAM仅用于保存启动配置文件（Startup-Config），故其容量较小，通常在路由器上只配置32KB~128KB（100K左右）大小的NVRAM。同时，NVRAM的速度较快，成本也比较高。 4.随机存储器(RAM) RAM也是可读可写的存储器，但它存储的内容在系统重启或关机后将被清除。Cisco路由器中的RAM也是运行期间暂时存放操作系统和数据的存储器，让路由器能迅速访问这

图解思科路由器配置教程

cisco路由器配置教程手把手教你配置cisco路由器经过几十年的发展,从最初的只有四个节点的ARPANET发展到现今无处不在的Internet,计算机网络已经深入到了我们生活当中。随着计算机网络规模的爆炸性增长,作为连接设备的路由器也变得更加重要。公司在构建网络时，如何对路由器进行合理的配置管理成为网络管理者的重要任务之一。本专题就为读者从最简单的配置开始为大家介绍如何配置cisco路由器。很多读者都对路由器的概念非常模糊，其实在很多文献中都提到，路由器就是一种具有多个网络接口的计算机。这种特殊的计算机内部也有CPU、内存、系统总线、输入输出接口等等和PC相似的硬件，只不过它所提供的功能与普通计算机不同而已。和普通计算机一样，路由器也需要一个软件操作系统，在cisco 路由器中，这个操作系统叫做互联网络操作系统，这就是我们最常听到的IOS 软件了。下面就请读者跟着我们来一步步的学习最基本的路由器配置方法。 cisco路由器基本配置： √ cisco IOS软件简介：大家其实没必要把路由器想的那么复杂，其实路由器就是一个具有多个端口的计算机，只不过它在网络中起到的作用与一般的PC不同而已。和普通计算机一样，路由器也需要一个操作系统，cisco把这个操作系统叫作cisco互联网络操作系统，也就是我们知道的IOS，所有cisco路由器的IOS都是一个嵌入式软件体系结构。

cisco IOS软件提供以下网络服务：基本的路由和交换功能。可靠和安全的访问网络资源。可扩展的网络结构。 cisco命令行界面（CLI）用一个分等级的结构，这个结构需要在不同的模式下来完成特定的任务。例如配置一个路由器的接口，用户就必须进入到路由器的接口配置模式下，所有的配置都只会应用到这个接口上。每一个不同的配置模式都会有特定的命令提示符。EXEC为IOS软件提供一个命令解释服务，当每一个命令键入后EXEC便会执行该命令。 √第一次配置Cisco路由器：在第一次配置cisco路由器的时候，我们需要从console端口来进行配置。以下，我们就为大家介绍如何连接到控制端口及设置虚拟终端程序。 1、使用rollover线和一个RJ45和DB9或者DB25的转换适配器连接路由器控制端口和终端计算机。

计算机体系结构复习

名词解释填空选择简答计算 1. 计算机系统的多级层次结构： 2. 系统结构的概念：计算机系统结构指的是计算机系统的软、硬件的界面，即机器语言程序员或编译程序设计者所能看到的传统机器级所具有的属性。 3. 在计算机技术中，对本来存在的事物或属性，但从某种角度看又好象不存在的概念称为透明性。 4. 对于通用寄存器型机器，这些属性主要是指：（选择题） 1) 指令系统（包括机器指令的操作类型和格式、指令间的排序和控制机构等） 2) 数据表示（硬件能直接辩认和处理的数据类型） 3) 寻址规则（包括最小寻址单元、寻址方式及其表示） 4) 寄存器定义（包括各种寄存器的定义、数量和使用方式） 5) 中断系统（中断的类型和中断响应硬件的功能等） 6) 机器工作状态的定义和切换（如管态和目态等） 7) 存储系统（主存容量、程序员可用的最大存储容量等） 8) 信息保护（包括信息保护方式和硬件对信息保护的支持） 9) I/O 结构（包括I/O 连接方式、处理机/存储器与I/O 设备间数据传送的方式和格式以及I/O 操作的状态等） 5. 计算机组成指的是计算机系统结构的逻辑实现，包含物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计。 6. 计算机实现指的是计算机组成的物理实现。 7. 数据表示是指计算机硬件能够直接识别、指令集可以直接调用的数据类型。 8. 数据类型、数据结构、数据表示之间的关系第6级第5级第4级第3级第2级第1级

9.系列机指由同一厂商生产的具有相同体系结构、但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。 10.常见的计算机系统结构分类法有两种：Flynn分类法和冯氏分类法。冯氏分类法是用系统的最大并行度对计算机进行分类；Flynn分类法是指按照指令流和数据流的多倍性进行分类。 11.定量分析技术（简答题）： 1)以经常性事件为重点：在计算机系统设计中，经常需要在多种不同的方法之间进行折中，这时应按照对经常发生的情况采用优化方法的原则进行选择。 2)Amdahl定律：加速某部件执行速度所能获得的系统性能加速比，受限于该部件的执行时间占系统中总执行时间的百分比。 3)CPU性能公式：执行一个程序所需的CPU时间=执行程序所需的时钟周期数*时钟周期时间 4)程序的局部性原理：指程序执行时所访问的存储器地址分布不是随机的，而是相对簇聚的。分为时间局部性和空间局部性。 12.冯诺依曼结构的特点：以运算器为中心；在存储器中，指令和数据同等对待；存储器是按地址访问、按顺序线性编址的一维结构，每个存储单元的位数是固定的；指令是按顺序执行的；指令由操作码和地址码组成；指令和数据均以二进制编码表示，采用二进制运算。 13.实现可移植性的常用方法有三种：采用系列机、模拟与仿真、统一高级语言。 14.系列机在兼容方面，向后兼容一定要保证，尽量保证向上兼容 15.模拟是指用软件的方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令集。（软件方法） 16.仿真是指用一台现有计算机上的微程序去解释实现另一台计算机的指令集。（硬件方法） 17.并行性包括同时性和并发性。 18.从执行程序的角度来看，并行性等级从低到高可分为：（简答） 1)指令内部并行：单条指令中各微操作之间的并行 2)指令级并行：并行执行两条或两条以上的指令 3)线程级并行：并行执行两个或两个以上的线程，通常是以一个进程内派生的多个线程为调度单位。 4)任务级或过程级并行：并行执行两个或两个以上的过程或任务，以子程序或进程为调度单位。 5)作业或程序级并行：并行执行两个或两个以上的作业或程序。 19.提高并行性的技术路径（12字）：时间重叠、资源重复、资源共享 20.能够对紧密耦合系统和松散耦合系统进行区分：紧密耦合系统共享主存，松散耦合系统共享外设

路由器组成结构有哪些

路由器组成结构有哪些网络中路由器主要采用了四种类型：只读内存(ROM)。闪存。随机存取内存(RAM)。非易失性RAM(NVRAM)。在所有类型的内存中，RAM是会在路由器启动或供电间隙时丢失其内容的唯一一种内存；在下面的介绍中，我们将简单说明路由器的每种内存的主要用途。 ROM保存着路由器的引导(启动)软件。这是路由器运行的第一个软件，负责让路由器进入正常工作状态。有些路由器将一套完整的IOS保存在ROM中，以便在另——个IOS 不能使用时。作救急之用。ROM通常做在一个或多个芯片上，焊接在路由器的主机板上。闪存的主要用途是保存10S软件，维持路由器的正常工作。若路由器安装了闪存，它便是用来引导路由器的IOS软件的默认位置。只要闪存容量足够，使可保存多个IOS映像，以提供多重启动选项。闪存要么做在主机板的SIMM上，要么做成一张PCMCIA卡。 RAM的作用很广泛，在此不可能一一列出。但有两样东西值得一提，即IOS系统表与缓冲。IOS通过RAM满足其所有的常规存储需要。 NVRAM的主要作用是保存IOS在路由器启动时读入的配置数据。这种配置称为“启动配置”。接口所有路由器都有“接口”(Interface)。在前面，我们已列出了路由器支持的部分接口类型。在采用I0S的路由器中，每个接口都有自己的名字和编号。一个接口的全名由它的类型标识以及至少一个数字构成。编号自零0开始。对那些接口已固定下来的路由器，或采用模块化接口，只有关闭主机才可变动的路由器，在接口的全名中，就只有一个数字，而且根据它们在路由器中物理顺序进行编号。例如，Ethernet0是第一个以太网接口的名称；而Serial2是第三个串口的名称。若路由器支持“在线插入和删除”，或具有动态〔不关闭路由器)更改物理接口配置的能力(卡

第2章计算机体系结构习题及答案解析

第二章习题（P69-70）一、复习题 1．简述冯?诺依曼原理，冯?诺依曼结构计算机包含哪几部分部件，其结构以何部件为中心？答：冯?诺依曼理论的要点包括：指令像数据那样存放在存储器中，并可以像数据那样进行处理；指令格式使用二进制机器码表示；用程序存储控制方式工作。这3条合称冯?诺依曼原理冯?诺依曼计算机由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备，整个结构一般以运算器为中心，也可以以控制器为中心。 (P51-P54) 2．简述计算机体系结构与组成、实现之间的关系。答：计算机体系结构通常是指程序设计人员所见到的计算机系统的属性，是硬件子系统的结构概念及其功能特性。计算机组成（computer organization）是依据计算机体系结构确定并且分配了硬件系统的概念结构和功能特性的基础上，设计计算机各部件的具体组成，它们之间的连接关系，实现机器指令级的各种功能和特性。同时，为实现指令的控制功能，还需要设计相应的软件系统来构成一个完整的运算系统。计算机实现，是计算机组成的物理实现, 就是把完成逻辑设计的计算机组成方案转换为真实的计算机。计算机体系结构、计算机组成和计算机实现是三个不同的概念，各自有不同的含义，但是又有着密切的联系，而且随着时间和技术的进步，这些含意也会有所改变。在某些情况下，有时也无须特意地去区分计算机体系结构和计算机组成的不同含义。 (P47-P48) 3．根据指令系统结构划分，现代计算机包含哪两种主要的体系结构？答：根据指令系统结构划分，现代计算机主要包含：CISC和RISC两种结构。 (P55) 4．简述RISC技术的特点？答：从指令系统结构上看，RISC 体系结构一般具有如下特点： (1) 精简指令系统。可以通过对过去大量的机器语言程序进行指令使用频度的统计，来选取其中常用的基本指令，并根据对操作系统、高级语言和应用环境等的支持增设一些最常用的指令; (2) 减少指令系统可采用的寻址方式种类，一般限制在2或3种; (3) 在指令的功能、格式和编码设计上尽可能地简化和规整，让所有指令尽可能等长; (4) 单机器周期指令，即大多数的指令都可以在一个机器周期内完成，并且允许处理器在同一时间内执行一系列的指令。 (P57-58) 5．有人认为，RISC技术将全面替代CISC，这种观点是否正确，说明理由？答：不正确。与CISC 架构相比较，RISC计算机具备结构简单、易于设计和程序执行效率高的特点，但并不能认为RISC 架构就可以取代CISC 架构。事实上，RISC 和CISC 各有优势，CISC计算机功能丰富，指令执行更加灵活，这些时RISC计算机无法比拟的，当今时代，两者正在逐步融合，成为CPU设计的新趋势。 (P55-59) 6．什么是流水线技术？答：流水线技术，指的是允许一个机器周期内的计算机各处理步骤重叠进行。特别是，当执行一条指令时，可以读取下一条指令，也就意味着，在任何一个时刻可以有不止一条指令在“流水线”上，每条指令处在不同的执行阶段。这样，即便读取和执行每条指令的时间保持不变，而计算机的总的吞吐量提高了。 (P60-62) 7．多处理器结构包含哪几种主要的体系结构，分别有什么特点？答：多处理器系统：主要通过资源共享，让共享输入/输出子系统、数据库资源及共享或不共享存储的一组处理机在统一的操作系统全盘控制下，实现软件和硬件各级上相互作用，达到时间和空间上的异步并行。

系统结构与硬件(答案)

系统结构与硬件 1.绘图仪属于 A: 输出设备 B: 输入设备和输出设备 C: 输入设备 D: 计算机正常工作时不可缺少的设备 2.计算机的存储系统一般指主存储器和 A: 累加器 B: 寄存器 C: 辅助存储器 D: 鼠标器 3.把硬盘上的数据传送到计算机的内存中去，称为 A: 打印 B: 写盘 C: 输出 D: 读盘 4.CPU 是计算机硬件中的（）部件。 A: 核心 B: 辅助 C: 主存 D: 输入输出 5.CPU 中的运算器的主要功能是 ( )。 A: 负责读取并分析指令 B: 算术运算和逻辑运算 C: 指挥和控制计算机的运行 D: 存放运算结果 6.CPU 中的控制器的功能是( )。 A: 进行逻辑运算 B: 进行算术运算 C: 控制运算的速度 D: 分析指令并发出相应的控制信号 7.以下全是输入设备的是 A: 键盘、扫描仪、打印机 B: 键盘、硬盘、打印机 C: 鼠标、硬盘、音箱 D: 扫描仪、键盘、只读光盘 8.现代计算机系统是以（）为中心的。 A: 中央处理器 B: 内存 C: 运算器 D: 控制器 9.计算机中必要的、使用最广泛的、用于人机交互的输出设备是

A: 打印机 B: 显示器 C: 绘图仪 D: 声卡 10.半导体只读存储器（ROM）与半导体随机存储器（RAM）的主要区别在于A: ROM 可以永久保存信息，RAM 在掉电后信息会消失 B: ROM 掉电后，信息会消失，RAM 不会 C: ROM 是内存储器，RAM 是外存储器 D: RAM 是内存储器，ROM 是外存储器 11.CPU 的中文意思是 A: 中央处理器 B: 主机 C: 控制器 D: 计算机器 12.内存与外存的主要不同在于 A: CPU 可以直接处理内存中的信息，速度快，存储容量大；外存则相反。B: CPU 可以直接处理内存中的信息，速度快，存储容量小；外存则相反。C: CPU 不能直接处理内存中的信息，速度慢，存储容址大，外存则相反。D: CPU 不能直接处理内存中的信息，速度慢，存储容量小，外存则相反13.能够将图片输入到计算机内的装置是 A: 打印机 B: 扫描仪 C: 鼠标 D: 键盘 14.微型机中硬盘工作时，应特别注意避免 A: 光线直射 B: 环境卫生不好 C: 强烈震动 D: 噪声 15.ROM 指的是 A: 只读存储器 B: 硬盘存储器 C: 随机存储器 D: 软盘存储器 16.I/O 设备的含义是 A: 输入输出设备 B: 通信设备 C: 网络设备 D: 控制设备 17.计算机突然停电，则计算机____全部丢失。 A: 硬盘中的数据和程序 B: ROM 中的数据和程序 C: ROM 和RAM 中的数据和程序 D: RAM 中的数据和程序

常规计算机硬件体系结构

商用的NIC硬件。从计算机的角度来看，这两种方法没有什么区别。可是由于总线扩展槽的数量是有限的，因此后一种方法更好，能够节省扩展槽。网络接口由CPU操作，这意味着CPU控制着所有数据包的发送和接收。为发送一个数据包，CPU首先在内存中组装好数据包，然后将包传递给NIC，NIC再将数据包发送到网络上。在系统接收一个数据包前，CPU必须先允许NIC，指明数据包存放的位置。NIC等待从网络上到来的数据包，将其存放到指定的位置，然后通知CPU。NIC中一般包含实现物理层协议标准的物理接口芯片组，它们保证每个输出的帧具有正确的格式而且产生出符合物理层协议标准的信号波形；类似地，它们检查每个到来的帧以保证每个帧是有效的。数据总线上一次能够传输的数据量由数据总线的宽度（即数据线的数目）决定。一般来说，数据总线的宽度不足以一次传输一个完整的帧，因此一个帧必须分成许多较小的片段（如32比特）分多次传递给NIC。由于NIC是由CPU操作的，这意味着CPU必须参与到这种传输过程中。事实上，早期的NIC硬件依赖于计算机系统的CPU完成帧的收发。在帧的接收过程中，CPU重复地访问NIC取得下一个片段的数据，然后存放到内存中。在帧的发送过程中，CPU重复地将帧的片段发送给NIC。使用CPU传输数据包的主要优点是代价低，因为NIC硬件不需要做很多事，因此能够做得很简单。主要的缺点是开销大和可扩展性差，使用CPU处

常规计算机硬件体系结构

系统只需要一块NIC。复杂一些的系统，像网桥、路由器等，要求多个网络连接。当系统需要多个网络连接时，有两种可能的实现方法。一种方法是将多块网卡插入到总线扩展槽中，每块网卡连接一个网络；另一种方法是在一块电路板上提供多个独立的网络接口，电路板插入扩展槽中，每个网络接口连接一个网络，目前已经出现了这种商用的NIC硬件。从计算机的角度来看，这两种方法没有什么区别。但是由于总线扩展槽的数量是有限的，因此后一种方法更好，可以节省扩展槽。网络接口由CPU操作，这意味着CPU控制着所有数据包的发送和接收。为发送一个数据包，CPU首先在内存中组装好数据包，然后将包传递给NIC，NIC再将数据包发送到网络上。在系统接收一个数据包前，CPU必须先允许NIC，指明数据包存放的位置。NIC等待从网络上到来的数据包，将其存放到指定的位置，然后通知CPU。NIC中通常包含实现物理层协议标准的物理接口芯片组，它们保证每个输出的帧具有正确的格式并且产生出符合物理层协议标准的信号波形；类似地，它们检查每个到来的帧以保证每

个帧是有效的。数据总线上一次可以传输的数据量由数据总线的宽度（即数据线的数目）决定。一般来说，数据总线的宽度不足以一次传输一个完整的帧，因此一个帧必须分成许多较小的片段（如32比特）分多次传递给NIC。由于NIC是由CPU操作的，这意味着CPU必须参与到这种传输过程中。事实上，早期的NIC硬件依赖于计算机系统的CPU完成帧的收发。在帧的接收过程中，CPU反复地访问NIC取得下一个片段的数据，然后存放到内存中。在帧的发送过程中，CPU 反复地将帧的片段发送给NIC。使用CPU传输数据包的主要优点是代价低，因为NIC硬件不需要做很多事，因此可以做得很简单。主要的缺点是开销大和可扩展性差，使用CPU处理输入输出意味着它不能做别的事；更重要的是，一个CPU无法适应高速网络，特别是当系统有多个网络接口时。 2.2 现代的NIC 为了支持多个网络接口和适应高速网络，必须将输入/输出和包处理分离开来，并尽可能避免使用CPU，因此现代的NIC都包含独立于CPU

HDS VSP 硬件体系架构

时间:?2013-12-19 1.?体系架构（Hitachi Virtual Storage Platform）基于第五代Hitachi Universal Star Network? 光纤交换架构，是唯一适用于所有数据类型、可进行3D扩展的存储平台。其独有的存储架构可进行灵活扩展，以满足性能和容量需求，并通过对多供应商存储环境进行虚拟化，优化存储资产回报率。第五代Hi-Star交换架构扩展性等方面全面超越目前业界已有的高端存储系统，而且提供了全面的虚拟存储解决方案，使异构存储系统互联互通成为可能。2010年，在成熟并且久经市场考验，被广大用户认可的?V的基础上，根据存储科技发展的最新成果，推出了全新的VSP存储系统。这种交换式结构的技术是提供了“点对点”、“无阻塞”的数据访问，如图所示，在交换式架构中，最重要的部件是交换矩阵中的缓存交换模块（GSW）。通过GSW，主机接口控制器FED、数据Cache板、磁盘通道控制器BED和虚拟存储导向器VSD连接在一起，数据Cache与前后两端控制器之间都能够构成“点对点”的连接，实现并发通道数量最大，数据通道利用率最高。存储系统并发处理能力越高，就意味着可以处理更多的应用系统读写请求，进一步提高整个系统的性能。而且，这种使用交换式的结构，使HDS VSP磁盘存储系统具有了良好的扩展能力，前端的主机通道控制器、后端磁盘通道控制器、

Cache都能够在线的、灵活的进行升级，从而降低了系统升级的投资。VSP可以配置单个或者最大两个控制阵列，每个控制阵列可以配置一个控制柜和两个磁盘扩展柜。控制柜包含一个逻辑控制单元，承载了所有的本控制柜的所有控制卡（包括主机接口卡FED、磁盘控制卡BED、内存卡DCA、集中处理卡VSD以及核心的缓存交换模块GSW）；此外，控制柜还包含两个磁盘扩展单元。磁盘扩展柜能够装载三个磁盘扩展单元。VSP提供两种类型的磁盘扩展单元：支持最大128块”磁盘的小型磁盘扩展单元SFF和支持最大80块磁盘的”的大型磁盘扩展单元LFF。当VSP满配时使用两个控制柜，两个控制柜之间直接基于GSW进行互联，形成一个单一的存储平台。虚拟存储导向器VSD 在第五代交换式体系架构中，在分布式体系架构的基础上，VSP增加了虚拟存储导向器VSD，来实现对VSP存储上IO读写任务的统一调度和部署。虚拟存储导向器VSD结构示意图 VSP的每个控制柜可以安装两块或者最大四块VSD，每个VSD上安装有一个主频的四核CPU和12MB的板上L2缓存，这些CPU取代了传统的位于前端主机接口卡和后端磁盘控制卡的CPU，承担了VSP的主要I/O的运算和处理，包括：分配给此VSD的所有的LDEVs的映射、运算、Raid 处理。VSP接收到所有的主机I/O请求都被视作是一个任务线程，VSD上的任何一个CPU都能够对自己VSD所管理的LDEV进行运算和处理，而每个VSD只处理属于自己的LDEV，仅当他自身出现故障时才会切换到冗余的另一个VSD上去。VSP控制柜上的任何一个前端卡上的主机接口都能够访问任意的LDEV，前端接口卡上的CPU将仅仅完成I/O的定向，即将某个LDEV定向给它所从属的VSD，并不做运算和处理。同时每个VSD上安装有4GB的DDR2 RAM作为控制缓存，存放和管理内部处理数据信息和状态，包括：Array groups,，LDEVs，external LDEVs，runtime tables，