计算机组成原理(唐朔飞)输出系统1 PPT.ppt

《计算机组成原理(唐朔飞)输出系统1 PPT.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第五章输入输出系统§5.1概述一、I/O系统的发展二、I/O系统的组成三、I/O设备与主机的联系方式四、I/O设备与主机信息传送的控制方式§5.2I/O设备§5.3I/O接口§5.4程序查询方式§5.5程序中断方式§5.6DMA方式重点：I/O设备编址、接口、端口、指令、通道、DMA、中断及相关概念；I/O设备与主机交换信息方式难点：中断过程、DMA与主存交换数据的方法§5.1概述一、I/O系统的发展1.早期分散连接阶段2.接口模块和DMA阶段I/O设备间独立；CPU与I/O串行工作；增减困难主

2、存CPUI/O设备总线连接;接口(查询中断DMA)管理;CPU和I/O并行工作主存CPUI/O设备1接口I/O设备2接口I/O设备n接口…总线BUS3.通道结构的阶段4.I/O处理机的阶段通道作为辅助处理器代替CPU管理I/O设备主存CPU通道I/O设备1……设备控制器I/O设备2设备控制器I/O设备n设备控制器I/O处理机与CPU并列地位主存主CPUI/OCPU1I/O设备1…设备控制器1I/O设备2I/O设备1I/OCPU2I/OCPU3存控…设备控制器mI/O设备2…………二、I/O系

3、统的组成I/O软件I/O硬件通道指令（CCW,ChannelControlWordI/O指令接口式：接口+设备自身指令，指出数组首地址、传送字节数、设备码、操作命令属于CPU指令,用来启停设备、查询状态和操作操作码命令码设备码通道式：通道(处理机)+控制器+设备接口数据与CPU交换设备状态测试设备操作与其它指令的区别代码设备地址码内存空间FFFFFH供I/O接口使用00000HI/O端口NI/O端口2I/O端口0I/O端口1系统各I/O端口配置地址64KBI/O空间…三、I/O设备与主机的联系方

4、式1.I/O设备编址方式统一编址——存储器映射编址把每个I/O设备地址都当作一个存储器单元看待，I/O设备与存储器单元在同一地址空间中进行统一编址。常常在整个地址空间中划分出一小块连续的地址分配给I/O设备。被分配给I/O设备的地址，存储器不能再使用。统一编址的优缺点优点：（1）不需要专门的I/O指令（2）外设寻址方式就是内存寻址方式，利于I/O程序设计缺点：（1）I/O设备占用一部分存储器的地址空间（2）在程序中不容易区分哪些指令是访问存储器、哪些指令是访问外设，所以程序不易阅读。I/O端口N

5、I/O端口2I/O端口0I/O端口1系统各I/O设备配置地址64KB内存空间FFFFFH00000H1MBFFFFHI/O空间…独立编址——I/O映射编址将存储器和I/O设备建立两个完全独立的地址空间。CPU使用专门的控制信号来区分是对存储器访问还是对I/O设备进行访问。这些控制信号的产生是由指令来控制。独立编址的优缺点优点：（1）使用专门的I/O指令，程序清晰易读；（2）I/O设备的地址空间独立，不占用存储器的存储空间，且地址译码电路相对简单。缺点：（1）访问外设的指令没有访问存储器的指令多（

6、2）CPU需设置专门的控制信号，区分对存储器的访问和对外设地址的访问。2.设备寻址I/O指令设备码段指出设备号，通过接口电路中的设备选择电路SEL选中需要的外设。3.信息传送方式串行：速度慢，需要1数据线1地址线，适合远距离并行：速度快，数据线多根，适合快速传送CPUI/O地址数据CPUI/O地址数据4.连接方式辐射式：用于分散连接的外设总线式：用于现代计算机外设主机外设外设外设主机外设外设外设5.联络方式(1)立即响应：CPU指令到，低速设备立即动作(2)异步工作采用应答信号：速度不匹配，信号

7、联络(3)同步工作采用同步时标：专用电路产生同步信号数据字命令字命令字01101000起始位终止位9.09ms2×9.09ms“Ready”“Strobe”I/O接口I/O设备CPU并行串行起始位终止位9.09ms2×9.09ms方式：一种程序直接控制方式，输入输出完全通过CPU执行程序来完成。当外设启动后，外设整个工作过程均在CPU监控下。特点：控制简单，外设和主机串行工作，各外设间不能同时工作，系统效率很低。程序流程：右图四、I/O设备与主机信息传送的控制方式1、程序查询方式：从I/O接口中

8、读一个字到CPU从CPU向主存写入一个字CPU向I/O发读指令CPU读I/O状态检查状态完成否未准备就绪现行程序是出错已准备就绪否2、程序中断方式：方式：主机启动外设后，继续执行原来的程序。外设做好输入输出准备后向主机发送中断请求，主机接到请求后暂时中止原来执行的程序，转而执行中断服务程序，中断处理完毕后返回原来的程序继续执行。特点：CPU和外设并行操作，提高了系统效率和随机事件的处理能力，目前计算机普遍采用该方式。程序流程：下图KK+1中断服务程序现行程序…启动I/O……CPU向I/O发读指令