计算机组成技术ch7[1]

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1、计算机组成技术李东计算机科学与技术学院lidong@pact518.hit.edu.cn第7章计算机输入输出系统与接口技术7.1计算机的输入输出系统7.2微型计算机的外部设备7.3微型计算机的总线技术7.4基本输入/输出接口7.5微型计算机的中断技术7.6微型计算机中的DMA通道7.1计算机的输入/输出系统7.1.1输入输出系统的基本组成适配器电路适配器电路及其相应的程序称为接口接口管理程序将用户编制的程序（或数据）输入主机内将运算结果返回给用户实现I/O系统与主机之间协调地工作输入/输出设备外存设备接口显示/声音设备接口工业控制接口通信

2、设备接口输入设备控制器输出设备控制器CPU和主存硬盘、磁盘、磁带、光盘显示器、音箱数/模、模/数转换器调制解调器、网卡键盘、鼠标、光笔激光打印机、针式打印机计算机I/O系统结构图设备编址的方法统一编址用主存的低地址中256个字节作为设备访问的地址，采用一般的访存指令LDA，STA就可以实现对设备的访问I/O独立编址主存的地址和I/O的地址是分开的，需要专门的指令进行访问，如IN，OUT不同编址方法的特点统一编址占用一部分存储空间，减少了用户使用主存的范围不需要专用的I/O指令I/O独立编址不占用主存空间但需要专用的I/O指令7.1.2I/

3、O接口电路I/O接口电路的作用实现设备的辨识和选择实现主机和设备之间的速度匹配实现串--并格式的转换实现电平的转换计算机对设备的使用是通过接口发送命令实现的，接口需支持系统的命令接口监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询1.总线连接方式的接口电路数据线：是I/O与主机之间数据代码的传送线，根数一般等于存储字长的位数或字符的位数设备选择线：又称为地址线（设备号可以看作是地址号），可以有一组，也可以有两组，一组用于主机向设备发送设备码，另一组用于设备向主机回送设备码。控制线：包括命令线和状态线命令线：用以传输CPU向设备发送的各种命

4、令状态线：I/O设备的状态报告给主机。I/O接口I/O接口设备设备………….I/O总线I/O总线和接口部件：数据线：状态线：地址线：命令线2.接口的功能和组成识别某个设备的功能CPU发送一个设备码，各设备的接口电路将该设备码和自身的设备码进行比较，如果一致的话，向CPU回送该设备码，然后系统总线由该设备占用。一般来讲，一次只能选择一个设备，该设备被选择后，系统总线由该设备占用将命令通过接口送到设备CPU发送命令，接口中设有命令缓冲寄存器和命令译码器。2.接口的功能和组成（续）传送数据的功能接口处于主机和外部设备之间，通过接口才能实现主给与

5、外部设备之间的数据传送接口中设置有数据缓冲寄存器，用以将数据暂存在接口内反映设备工作状态的功能接口内设置一些反映设备工作状态的触发器，将设备的运行情况及时地反馈到系统3.接口电路的数据传送方式接口的分类—按传输二进制位数进行分类并行接口一次传送一个字节或一个字例如：打印机串行接口一次传送一位二进制代码主要用于驱动传输距离较远的设备3.接口电路的数据传送方式(续)接口的分类–按I/O与主机信息传送的控制方式程序查询方式中断DMA通道程序查询方式CPU完全控制传输过程传输方式简单工作中一直要占用CPU，极大地影响了CPU的工作效率中断CPU启

6、动外设后，即返回执行后继指令。待I/O结束后，外设向CPU发中断请求。CPU再去做相应的处理。消除了程序查询方式中CPU”踏步”的现象，提高了CPU的工作效率CPU响应中断后，必须要停止现在运行的程序，转入中断服务程序为了完成I/O与主存之间交换信息，还要占用CPU内部的一些寄存器，也是对CPU资源的浪费DMACPU工作效率近一步提高实现了主存和I/O设备之间的直接数据传输。通道用来负责管理I/O设备以及实现主存与I/O设备之间交换信息的部件，它可视为一种具有特殊功能的处理器通道有专用的通道指令，它能独立地址行用通道指令编写的输入输出程序

7、不是一个完全独立的处理器，受CPU的I/O指令启动、停止或改变其工作状态，是从属于CPU的一个专用处理器程序查询的工作方式保存寄存器的内容进行初始化的设置：如主机和设备之间交换数据的数目，设置欲传输数据在主存中的首地址取设备状态标记，看设备是否准备就绪CPU执行I/O指令，将数据送入到设备接口中的数据缓冲区内，同时将设备的输出状态标记复位修改内存缓冲区地址计数器判断数据是否传送完毕，未完成，则重新启动设备继续传输结束打印传输，执行其它的程序7.2微型计算机的外部设备键盘鼠标打印机显示器多媒体外部设备7.3微型计算机的总线技术总线：CPU、

8、主存、I/O各大部件之间的数据传输线系统总线的组成数据总线：双向，用于传送数据，一般为8位、16位、32位地址总线：单向，指定数据所在存储单元的地址或I/O地址控制总线：主要用于发出各种控制命