计算机组成原理_白中英_第八章_输入输出系统

计算机组成原理-白中英-课件汇总

第八章 输入输出系统 基本概念 程序查询方式 程序中断方式 DMA方式 通道方式 通用I/O标准接口2013年7月8日2时57分

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基本概念——输入输出系统的功能 输入输出系统的功能：–为了得到高效可靠的数据传输，选择输入 输出设备。 –在选定的输入输出设备和CPU之间进行数据 交换。

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输入输出设备和CPU交换数据的过程：–输入过程： CPU把一个地址值放在地址总线上，这一步将选 择一个输入设备 CPU等候输入设备的数据成为有效 CPU从数据总线上读入数据，并放在一个相应的 寄存器中

–输出过程： CPU把一个地址值放在地址总线上，这一步将选 择一个输出设备 CPU把数据放在数据总线上 输出设备认为数据有效，从而把数据取走。2013年7月8日2时57分 3

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基本概念——CPU和外围设备的定时 CPU和外围设备的定时，分为三种情况：–慢速外围设备 –中速外围设备 –高速外围设备

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基本概念——CPU和外围设备的定时 速度极慢或简单的外围设备：对于这类 设备CPU总是能足够快地作出响应，也可 以说，CPU认为输入的数据一直有效，在 这种情况下，CPU只要接受和发送数据就 可以了。 常用的有：机械开关，显示二极管等。开关------CPU认为输入数据一直有效; 显示二极管------输出一定准备就绪。2013年7月8日2时57分 5

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基本概念——CPU和外围设备的定时 慢速或中速的外围设备：CPU与这类设备 之间的数据交换通常采用异步定时方式。 在这种情况下，CPU和外设之间用问答信 号进行定时的方式叫做应答式数据交换。采用异步定时方式 设备状态:工作(忙) 结束 就绪 再启动 暫停 等待 启动 等待

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启动

CPU接收外设 一批数据字的过 程:

N

就绪?

Y传送一个字

CPU发响应信号

复位就绪

传送完?

N

Y结束2013年7月8日2时57分 7

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基本概念——CPU和外围设备的定时 高速外围设备：CPU和这类设备之间通常 采用同步定时方式，一旦CPU和外设发生 同步，他们之间的数据交换用时钟控制 来进行。1)同步定时方式 CPU以等间隔的速率执行I/O指令。 靠时钟脉冲控制进行。 2)DMA方式2013年7月8日2时57分 8

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基本概念——CPU和外围设备之间信息交换的方式 CPU和外设之间信息交换的方式： –程序查询方式 –程序中断方式 –直接内存访问(DMA)方式 –通道方式 –外围处理机方式

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基本概念——CPU和外围设备之间信息交换的方式I/O控制方式

主要由程序实现

主要由附加硬件实现

程序 查询方式

程序 中断方式

DMA方式

通道方式

PPU方式

201

3年7月8日2时57分

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程序查询方式——基本概念 程序查询方式：通过由I/O指令所编的程序，来控制主机与外设之间的信息传送。 工作过程：先由主机通过启动指令启动外设 工作，启动后主机用测试指令不断查询外设工 作是否完成，一旦外设工作完成，就可进行数 据传送了。 特点：这种方式控制简单，但是主机和外设是 串行工作的。当外设速度很慢时，主机大量时 间被消耗在测试等待中，使主机不能充分发挥 效率。2013年7月8日2时57分 11

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程序查询方式——基本概念CPU需要不断监测状态位以确定是否该做下CPU

一 个 I/O 操 作 。 由 于CPU 比 I/O 设 备 快 得 多 ， 所以轮询就要浪费大 量的CPU时间。2013年7月8日2时57分

存储器

I/O控制器状态位

外设12

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程序查询方式——程序流程图设置计数值修改计数器 设置内存缓冲区首址 否

传送完？启动外设 是 结束I/O传送 准备好？

否是 传送一个数据

程序查询 方式的程序 流程图13

修改内存地址2013年7月8日2时57分

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程序中断方式 中断：是指CPU中止现行程序的执行，转而 执行另一个更紧迫事件的程序，一旦处理 完毕，自动返回原来被中断的程序。 中断技术的出现，提供了一种以响应外部 异常事件而改变状态流程的有效手段，它 支持了多重程序的运行及多个用户同时共 享整个计算机资源，充分发挥了计算机的 高速处理和实时处理能力，以及自动处理 机内部故障的能力。2013年7月8日2时57分 14

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程序中断方式——基本概念 中断的基本概念 –中断问题的提出 –中断类型 –多重中断和单级中断 –中断的功能

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中断问题的提出：–在程序查询方式中，CPU和外设的工作是串行 的，当 …… 此处隐藏：383字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……