计算机组成原理(IO)要点.ppt

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1、计算机组成原理主讲：颜俊华总线与I/O主要内容总线的基本概念、总线分类接口的基本概念、接口分类主机与外设间信息交换控制方式总线概述总线定义：一组能为多个部件分时共享的信息传送线路特点：分时、共享总线协议：连接到总线的各部件须遵守的总线标准和规则它包括：1）信号线的定义2）数据格式3）时序关系4）信号电平5）控制逻辑总线概述总线周期：一次总线操作所需要的时间总线位宽：总线上能同时传输的数据位数总线工作频率：协调总线上各种操作的时钟频率，总线工作频率越高总线工作速度越快总线带宽：单位时间内总线上可传输的数据量主设备：获得总线控制权的设备从设备：被主设备访问的设备总

2、线分类1、按功能划分在系统中所处的地位局部总线系统总线内总线外总线总线分类CPU北桥芯片内存AGP/PCIECPU类型内存类型主频前端总线等支持南桥芯片USB键盘接口等内存控制器总线分类72、按数据传送格式分并行总线串行总线3、按时序控制方式分同步总线异步总线4、总线标准（IEEE美国电气电子工程师协会制订）PC总线ISA总线EISA总线PCI总线等总线性能指标总线宽度：总线一次可同时传输的数据位数总线时钟频率：同步总线上的基本时钟，是总线工作的最高频率总线传输速率：总线上每秒钟传输的最大字节数总线传输速度=（总线宽度/8）*（总线时钟频率/时钟周期数）总线组

3、成地址总线：用于传送地址信息数据总线：用于传输数据和代码控制总线：用于传送控制和状态信号总线数据传输过程总线基本任务传送数据。传送信息的主动方称为主模块，被动放称为从模块。同一时刻仅有一个主模块占用总线。一次总线传输划分为：总线申请和裁决、总线寻址、数据传送、错误检测总线数据传输方式同步传输：使用系统时钟控制数据传输的时间标准。异步传输：采用异步应答方式传输，没有统一的时钟信号。接口概述I/O接口：指主机和外设交接的部分I/O接口位于系统总线和外设之间接口外设系统总线接口功能使用接口的原因：一台机器通常配有多台设备，它们各自有其编号，通过接口可以实现对设备的选

4、择I/O设备种类繁多，速度不一，通过接口可实现数据缓冲，达到速度匹配I/O设备可能串行传送数据，而CPU都是并行传送，通过接口可实现数据串并格式转换I/O设备的电平与CPU的电平不同，通过接口可实现电平转换接口功能CPU启动I/O设备工作，要向设备发控制信号，可通过接口传送控制命令I/O设备需及时报告CPU其工作状态，通过接口可监视设备工作状态，并保存状态信息，供CPU查询综上所述，接口具有的功能寻址数据传送与缓冲数据类型、格式变换主机与外设间数据、控制命令和状态信息的交换接口分类按数据传送格式划分并行接口接口与系统总线、接口与外设均按照并行方式传送数据适用于

5、设备本身并行工作，距主机较近的场合串行接口接口与系统总线并行传送，接口与外设串行传送适用于设备本身串行工作，或距主机较远，或需减少传送线的情况接口分类按时序控制方式划分同步接口异步接口按I/O传送控制方式划分直接程序传送接口中断接口DMA接口接口分类按是否可编程控制可编程接口不可编程接口按所连接总线分类ISA总线接口EISA总线接口MCA总线接口STD总线接口接口的编址与存储器统一编址将I/O接口中的寄存器与内存单元统一编址，访问I/O接口如同访问内存特点：操作灵活，不用专用I/O指令，但需要占用部分内存地址空间I/O端口单独编址设置单独I/O地址空间分时共享

6、地址总线，设置专用信号区分访问存储器还是I/O特点：不占用存储地址空间，需用专用I/O指令，灵活性差I/O指令I/O指令输入（IN）指令输出（OUT）指令通道指令IOP指令主机与外设交换信息控制方式立即程序传送方式主机对I/O接口的访问（读/写）不需要任何条件，随时可以进行（要求主机与外设是同步的）。即在传送信息时，外设已准备好。特点：程序简单，硬件省；主机与外设要同步（外设准备好），否则出错。程序查询传送方式主机对I/O接口访问（或传送数据）前，需要查询外设的状态，已准备好，传送数据，否则，CPU等待。特点：传送可靠，CPU与I/O设备串行工作，CPU利用率

7、低（外设准备时好）中断传送方式CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自动恢复原程序的执行。特点：主机与I/O并行工作。CPU启动I/O后，继续执行程序。当I/O准备就绪时，向CPU发出中断请求信号，CPU在适当时候响应该请求。提高了CPU的效率。主机与外设交换信息控制方式DMA方式主存和高速外设之间直接实现数据传送特点：主机与I/O并行工作，主存和I/O之间有直接数据通路。CPU启动I/O后，不必查询I/O是否准备好，当I/O准备就绪后，发出DMA请求，此时CPU不直接参与I/O和主存间的信息交换，只是把外部总线的使

8、用权暂时交赋予DMA，仍然可以完成自身