计算机组成原理-第5章总结

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1、第五章输入输出系统夂5-1名词术语：输入设备:外界信息转换成计算机能是别的信息输出设备:计算机01信息形式转换为设备或人能接收的信息外围设备:输入设备，输出设备统称外围设备输入/输出模块C>5-2设备与CPU连接方式：①直接连接：主存oCPUoI/O②总线连接：P157图5.2优点：屏蔽设备复杂性；关键：I/O接口述-31/O基本方法①无条件传送：慢速设备②接口逻辑：功能：连接器，转换器。I/O接口功能:设备选择，数据缓冲，格式转换，电平转换，传送控制命令，反馈设备状态C?5-41/O接口组成：数据寄存器，状态/控制寄存器，设备选择I/O控制三部分$5-5设备编址解决的问题：CPU如何找到指

2、定的设备。设备编址=1/0接口编址设备地址=1/0地址=1/0接口地址=1/0端口地址=端口实际上是I/O接口中寄存器的地址$5-6编址方法：存储器映射I/O,端口寻址对I/O地址码的编址，两种方式：统一编址，不统一编址$5-71/0基本方法：①编程I/O：程序查询，条件查询I/O由CPU直接完成，外设与CPU完全串行工作，最简单，最经济②屮断驱动I/O编程I/O存在的问题：高速CPU与低速设备之间的矛盾©中断：设备主动通知CPU进行数据交换的过程，中断是随机的计算机在执行程序过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现在程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返冋到

3、现行程序的间断处，继续执行原程序中断源：中断产生的来源，复位，吋钟中断，键盘中断，页面失效中断屮断系统：实现屮断的软硬件系统中断处理：主程序：被中断的程序中断服务子程序：处理中断事物的程序述-81/0设备与主机信息传送的控制方式①程序查询方式：CPU通过程序不断查询I/O设备是否己做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。只要一启动I/O设备，CPU便不断查询I/O设备的准备情况，从而终止了原程序的执行。CPU在反复查询过程中，犹如就地”踏步”。另一方面，I/O设备准备就绪后，CPU要一个字一个字地从I/O设备取出，经CPU送至主存，此刻CPU也不能执行原程序，这种方式使CPU和I/O设备

4、岀去串行工作状态，CPU的工作效率不高。②程序中断方式：CPU只有当I/O设备准备就绪并向CPU发岀中断请求后才予以响应。书P163图5.9,5.11中断好处：实吋处理，并行处理，故障处理$5-9接口：可以看作是两个系统或部件之间的交接部分，既可以是两种硕件设备之间的连接电路，也可以是两个软件之间的共同逻辑边界。I/O接口通常指主机与I/O设备Z间设置的一个硬件电路及相应的软件控制。$5-101/0总线包括数据线，设备选择线，命令线和状态线。$5・11接口功能:选址功能，传送命令功能，传送数据功能，反映I/O设备工作状态的功能£）5-121/0接口分类：按数据传送方式:并行，串行按功能选择的

5、灵活性:可编程接口，不可编程接口按通用性:通用接口，专用接口按数据传送的控制方式:程序型接口（慢速设备），DMA型接口（高速设备）$5・13书P191图C）5-14CPU—旦响应了I/O中断，就要暂停现行程序，转去执行该设备的中断服务程序。不同的设备有不同的中断服务程序，每个服务程序都有一个入口地址，CPU必须去找到这个入口地址。$5・15书P198图5.41冬5-16屮断服务程序流程：保护现场，屮断服务，恢复现场，屮断返回硬件：①响应中断，②关中断，③保护断点，④向量指向PC,转设备服务夂©5J7书P201图5.43冬5-18中断类型：①单重屮断，多重屮断②单线中断，多线中断③©向量中断，

6、非向量中断中断向量=中断服务例程的起始地址向量地址二存储屮断向量的存储单元地址向⑵XXX量13HYYY中ZZZ断中断向ft—XXX中断服务程序1YYY中断服务程序nZZZ中断服务程序z中断向量表：通常是系统内存的第0页中断向表C）5-19DMA方式目的：减少大批量数据传送时CPU的开销方法：硬件实现DMA,采用专用部件牛成访存地址并控制访存过程特点：数据交换不经过CPUDMAC：DMA控制器，组成：counters长度计数器，保存传送数据的字数DataReg：数据寄存器AddressReg：地址寄存器，向地址总线提供访存器地址DMA控制逻辑DMA状态逻辑屮断控制逻辑DMA传送：DMA时，CP

7、U对总线的使用权临时禁止①预处理：初始化DMAC：设置数据传送方向（读/写）设置I/O接口地址设置存储器起始地址设置传送的数据量（计数器置初值）②数据传送：完成一批数据的传送，CPU不参与③后处理：DMA结束后通过中断方式请求CPU处理问题：CPU与设备访存冲突：设备优先（设备无足够存储资源，不及时处理会丢失）方法：①停止CPU访问。-；；；；厂停止CPU访I、可'CPU'DMA'CPU'DMA'iiiii优