计算机组成原理教案.docx

第七章节：计算机输入/输出系统（12学时）教学内容：1输入/输出设备综述；2常用设备的功能和基本工作原理简介；3输入/输出接口综述、端口的编址方式、几种标准接口的特点；4常用输入/输出方式的控制原理；5中断的基本类型、优先级别、完整的中断过程；6DMA的基本概念及传送过程；7总线的功能、组成，总线仲裁和数据传送控制；8总线标准简介9Pentium计算机中的总线系统简介。教学要求：1.了解几种常用输入/输出设备的功能和基本工作原理，区分它们的不同种类；2理解接口的含义、信息交换的过程、具有的功能和类型；3了解接口电路的两种端口编址方式的特点；4理解并区别几种标准接口的不同特点；5理解并区别几种输入/输出方式的不同特点；6理解与中断和DMA相关的一些重要的基本概念；7理解并能解释中断全过程中涉及到的一些重要名词和结论；8掌握DMA控制器的功能、组成、数据传送方法和过程；9理解与总线相关的一些重要的基本概念；10掌握总线仲裁和数据传送控制等基本的工作原理；11了解几种常用的总线标准和Pentium计算机的总线系统。知 识 结 构 图输入/输出设备与系统输入/输出设备输入/输出接口常用输入/输出方式总线技术输入/输出设备分类工作特点几种常用的输入/输出设备简介程序查询方式程序中断方式DMA方式通道控制方式外围处理机方式接口的基本组成接口的功能和类型端口的编址与寻址几种标准外部接口简介总线的几个重要概念总线仲裁和数据传送控制系统总线标准举例pentium计算机的总线系统一、 输入/输出设备1、输入/输出设备的分类及工作特点依据信息流向的不同，输入/输出设备可以分成输入设备、输出设备和输入输出设备等3大类。按与计算机交换信息的对象不同，输入/输出设备还可以分成人机交互设备、数据存储设备、计算机与计算机交互设备。特点：异步性、实时性、多样性。2、 几种常用的输入/输出设备简介键盘：是应用最普遍的输入设备，由一组排列成矩阵形式的按键开关和相应的键盘控制器组成。从按键的数量上看，有83键至109键等多种；从按键的开关的结构看，可分为接触式和非接触式两种。从键盘提供给主机的电信号类型看，键盘又可分为编码键盘和非编码键盘两种。鼠标器：按鼠标的结构不同主要有机械式鼠标和光电鼠标。扫描仪：是把实物形式的图像信息通过扫描的方式转换成电信号，并输入到计算机中的专门设备，是一种功能极强的输入设备。扫描仪是利用自然界反射光的原理来完成对被扫描图片或文字稿件的读取的，其内部主要由光学成像部分、光电转换部分和机械传动部分组成。目前主要有光电耦合器件（CCD），接触式图像传感器（LIDE）和光电倍增管（PMT）为光电转换元件的3种扫描方式。显示器：是以可见光形式、用屏幕显示信息的计算机输出设备。按显示器主要部件的不同，可分为阴极射线管显示器（CRT），液晶显示器（LCD），等离子显示器（PDP）和场致发光显示器。打印机：是计算机系统的很常用的输出设备，从印字原理的不同来区分，有针式打印机、喷墨打印机、热敏打印机和激光打印机很多种类，这些打印机按打印的实现方法又可分为击打式和非击打式两大类。二、 输入/输出接口1、 接口的基本组成、功能和类型按通用性分类：有通用按口、专用接口。按外设与接口间的数据传送方式：有串行接口、并行接口。按主机访问外设的控制方式：程序查询式接口、程序中断接口、DMA接口。按功能的灵活性：编程接口、不可编程接口。按输入/输出的信号类型不同：数字接口、模拟接口。2、 端口的编址与寻址常用的编址方式主要有两种，一种是I/O端口与主存储器统一的编址方式，另一种是I/O端口与主存储器彼此独立的编址方式。3、 几种标准外部接口串行接口：串行接口又称之为通信口或COM端口，主要用于需要与系统进行双向通信的设备。并行接口：USB：三、输入/输出方式1、 程序查询方式：是一种用于控制主机与外设间进行数据传送的最简单方式，它直接通过程序来控制主机和外部设备之间的数据传送，又称程序直接控制方式。2、 程序中断方式中断的基本概念中断的几种基本的类型：内中断和外中断、硬件中断和软件中断、可屏蔽中断和不可屏蔽中断。中断的优先级别问题：中断过程：一次完整的中断过程由中断请求、中断响应、中断处理和中断返回四个阶段组成。3、 直接存储器访问（DMA）方式DMA方式的基本概念：DMA传送过程：一次DMA传送过程由传送前的预处理、数据传送和传送结束处理（后处理）3个阶段组成。传送前的预处理是由CPU完成的。数据传送是在DMA控制器控制下自动完成的。传送结束处理是由数据数量计数器的值为0引发出来的。4、 I/O通道控制方式和I/O处理机方式四、总线技术1、 总线概述总线的分类：按信息的类型分类：根据总线上传送的信息的类型不同：数据总线，地址总线和控制总线3种。按总线的层次分类：根据总线从里向外的层次：CPU内部总线、部件内总线、系统总线和外总线。按总线的结构分类：根据总线的结构，还可以分为单总线、双总线和三总线等。总线的连接与传送方式总线的连接应同时具有物理和逻辑上的两种连接。数据传送方式：总线的信息传输有串行传送、并行传送、复用传送和数据包传送4种基本方式。总线周期总线周期通常指的是通过总线完成