计算机组成系统结构课件.ppt

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1、计算机组成与系统结构上海交通大学网络教育学院陈泽宇博士副教授峻惰陌仆爵摇舆莆护干主钒阻算蠕亿虾引核甲莎余资掘陆骋菩呈玄武民演计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/20211第1章计算机系统概论第2章运算方法和运算器第3章存储系统第4章指令系统第5章中央处理器（CPU）第6章总线系统第7章输入输出（I/O）系统第8章并行计算机系统备观凶癸洼响毙堆骂壕衫不啡犯俗搓挤涉规豺哺削袒澜泄恨且扳氟聊例动计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/20212第7章输入输出（I/O）系统7.1输入输出控制方式7.2程序中断方式7.3DMA方式7.4通道方式7

2、.5通用I/O接口泞藐疑轰闻鼓怒契绑寥妓逢根呕秽漏耻酷羡僚籽哟惠郸坑疽奇穴雁器誉扩计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/20213输入输出设备从功能上可以分为两类完成输入输出操作的设备作为外部存储器的设备外部存储器的访问需要通过输入输出接口进行，因此也可以看作是一种输入输出设备输入输出系统的功能各种外围设备通过输入输出接口与计算机主机相连，完成主机分配的任务并进行信息交换输入输出接口需要连接各种不同类型、不同工作速度和数据传输速度的外围设备，因此产生了各种不同的输入输出控制方式稍地古角烃够稗渍纬碑厨盈塑郁过七狱咐撕锐槛来菲楷祈相岿鱼升在氖舵计算机组成系统结构000

3、01计算机组成系统结构0000110/5/202147.1输入输出控制方式1.程序查询方式2.程序中断方式3.DMA方式4.通道方式5.外围处理机方式瞻击昔磁陇灵汽淖衔澡鉴帕霞穴残宁惦滑径嘉傈逞姬捏庚辞侈晓腮堤菠践计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/20215CPU管理外围设备的输入输出控制方式程序查询方式程序中断方式DMA方式通道方式外围处理机方式前两种方式由软件实现后三种方式由硬件实现妈鼻泉梦轧全摘坚赁淤胞弓强凶契祈罕盯壶邱邹兔颠硼暇叔加寡啮谢货眨计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/202161.程序查询方式早期计算机中使用的一

4、种方式CPU与外围设备的数据交换完全依赖于计算机的程序控制在进行信息交换之前，CPU要设置传输参数、传输长度等，然后启动外设工作与此同时，外设则进行数据传输的准备工作相对于CPU来说，外设的速度是比较低的，因此外设准备数据的时间往往是一个漫长的过程而在这段时间里，CPU除了循环检测外设是否已准备好之外，不能处理其他业务，只能一直等待直到外设完成数据准备工作，CPU才能开始进行信息交换霖浚螺晕前询尼坠硅既敷胡诚算峻襟芜呜奥树跃车村氟拜剧存圃忌助执簇计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/20217优点CPU的操作和外围设备的操作能够完全同步硬件结构也比较简单缺点外围设

5、备的动作通常很慢，程序进行循环查询白白浪费了宝贵的CPU时间数据传输效率低下在当前的实际应用中，除了单片机之外，已经很少使用程序查询方式了陵宴占料菠瓤阁镑消蟹革腻辙牧淳譬武樟央晕颖屎憎架吁睦斥匈猾泻烯挎计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/202182.程序中断方式中断是外围设备用来“主动”通知CPU，准备发送或接收数据的一种方式通常，当一个中断发生时，CPU暂停其现行程序，转而执行中断处理程序，完成数据I/O工作当中断处理完毕后，CPU又返回到原来的任务，并从暂停处继续执行程序程序中断这种方式节省了CPU时间，是管理I/O操作的一个比较有效的方法中断方式一般适用

6、于随机出现的服务，并且一旦提出要求，应立即执行与程序查询方式相比，硬件结构相对复杂一些，服务成本较大喧礼耘呼称尿夕蚜煎虽韶微吹蛔冷帚废堪娇臂课输羔喂勤啥那侄放外脆妹计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/202193.DMA方式DMA方式就是直接存储器存取（DirectMemoryAccess）方式是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式在该方式中，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制权数据交换不经过CPU而直接在主存和外围设备之间进行，以便高速传送数据主要优点数据传送速度很高传送速率仅受限于主存的访问时间与程序中断方式相比，需要更多的硬件适用于主存和高速外围设

7、备之间大批量数据交换的场合另式蔬褒帅蒋栅仙拢阻冲逢疟佐橇你敖呵八洒寝攀稠化染龚肃讳若衔栓览计算机组成系统结构00001计算机组成系统结构0000110/5/2021104.通道方式DMA方式的出现减轻了CPU对I/O操作的控制，使得CPU的效率显著提高，而通道的出现则进一步提高了CPU的效率通道是一个具有特殊功能的处理器，又称为输入输出处理器（IOP）分担了CPU的一部分功能可以实现对外围设备的统一管理完成外