最新计算机组成原理(唐朔飞)课件-PPT格式-第5章---输入输出系统PPT课件.ppt

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1、计算机组成原理(唐朔飞)课件-PPT格式-第5章---输入输出系统第５章输入输出系统5.6DMA方式5.5程序中断方式5.4程序查询方式5.3I/O接口5.2外部设备5.1概述5.1概述一、输入输出系统的发展概况1.早期分散连接CPU和I/O设备串行工作程序查询方式2.接口模块和DMA阶段总线连接CPU和I/O设备并行工作3.具有通道结构的阶段4.具有I/O处理机的阶段中断方式DMA方式5.I/O设备与主机的连接方式(1)辐射式连接(2)总线连接外设Ⅰ外设Ⅱ外设Ⅲ主机不便于增删设备每台设备都配有一套控制线路和一组信号线5.1便于增删设备四、I/O设备与主机信息传送的控制方式1.程序查询

2、方式CPU和I/O串行工作踏步等待CPU读I/O状态检查状态未准备就绪出错从I/O接口中读一个字到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5.12.程序中断方式I/O工作CPU不查询CPU暂停现行程序自身准备与主机交换信息CPU和I/O并行工作启动I/O设备现行程序……中断服务程序KK+1…没有踏步等待现象中断现行程序5.1程序中断方式流程CPU向I/O发读指令CPU读I/O状态检查状态完成否？CPU做其他事情I/O设备工作准备就绪CPUI/O从CPU向主存写入一个字CPU主存从I/O接口中读一个字到CPU

3、I/OCPU中断请求I/OCPU出错是否未错5.13.DMA方式主存和I/O之间有一条直接数据通道不中断现行程序周期挪用（周期窃取）CPU和I/O并行工作存取周期结束CPU执行现行程序CPU执行现行程序DMA请求启动I/OI/O准备I/O准备一个存取周期实现I/O与主存之间的传送5.1三种方式的CPU工作效率比较存取周期结束CPU执行现行程序CPU执行现行程序DMA请求启动I/OI/O准备I/O准备一个存取周期实现I/O与主存之间的传送CPU执行现行程序CPU查询等待并传输I/O数据CPU执行现行程序启动I/OI/O准备及传送指令执行周期结束CPU执行现行程序CPU执行现行程序启动I/

4、O中断请求I/O准备I/O准备CPU处理中断服务程序实现I/O与主机之间的传送间断启动I/O启动I/OI/O准备中断请求启动I/OI/O准备一个存取周期DMA请求程序查询方式程序中断方式DMA方式5.1I/O准备及传送间断I/O准备I/O准备5.2I/O设备一、概述主机设备控制器机、电磁、光部分I/O接口外部设备外部设备大致分三类键盘、鼠标、打印机、显示器磁盘、光盘、磁带1.人机交互设备2.计算机信息存储设备3.机机通信设备调制解调器等二、输入设备1.键盘2.鼠标3.触摸屏按键判断哪个键按下将此键翻译成ASCII码（编码键盘法）机械式金属球电位器5.2光电式光电转换器三、输出设备1.显

5、示器(1)字符显示(2)图形显示(3)图像显示字符发生器主观图像客观图像2.打印机(1)击打式(2)非击打式点阵式（逐字、逐行）喷墨（逐字）激光（逐页）5.2四、其他1.A/D、D/A2.终端3.汉字处理五、多媒体技术完成显示控制与存储、键盘管理及通信控制模拟/数字（数字/模拟）转换器汉字输入、汉字存储、汉字输出1.什么是多媒体2.多媒体计算机的关键技术5.2由键盘和显示器组成5.3I/O接口一、概述为什么要设置接口？1.实现设备的选择2.实现数据缓冲达到速度匹配4.实现电平转换5.传送控制命令6.反映设备的状态（“忙”、“就绪”、“中断请求”）3.实现数据串并格式转换二、接口的功能和

6、组成(1)设备选择线(2)数据线(3)命令线(4)状态线I/O接口设备I/O接口设备数据线命令线状态线I/O总线设备选择线总线连接方式的I/O接口电路5.32.接口的功能和组成功能组成选址功能传送命令的功能传送数据的功能反映设备状态的功能设备选择电路命令寄存器、命令译码器数据缓冲寄存器设备状态标记完成触发器D工作触发器B中断请求触发器INTR屏蔽触发器MASK5.33.I/O接口的基本组成命令寄存器和命令译码器设备选择电路设备状态标记数据缓冲寄存器DBR控制逻辑电路I/O接口外部设备数据线命令状态数据线命令线状态线CPU地址线5.3三、接口类型并行接口串行接口可编程接口不可编程接口通用

7、接口专用接口1.按数据传送方式分类2.按功能选择的灵活性分类3.按通用性分类4.按数据传送的控制方式分类中断接口DMA接口5.3Intel8255Intel8251Intel8255、Intel8251Intel8212Intel8255、Intel8251Intel8279、Intel8275Intel8259Intel82575.4程序查询方式一、程序查询流程检查状态标记1设备1准备就绪？检查状态标记N设备N准备就绪？…处理设备1是否否处理