《计算机组成原理》电子课件第5章输入输出设备与输入输出

计算机组成原理电子课件第5章输入输出设备与输入输出系统重庆电大网址：Http:/,输入设备,输出设备,入出接口和总线,外存设备,主存储器,高速缓存,控制器,运算器,第4章,第5章,第3章,第2章,计算机硬件系统,第五章内容辅导第五两章的教学内容占全部教学内容的20%。涉及概念性的知识比较多，原理性的内容一般理解即可；实用性的知识较多，有些线路或设备组成实例，勿背。,第五章内容概要直控中断DMA，总线接口与设备主总局部慢扩展，周期方式等待催识别缓冲和状态，控制中断等相随一般组成和原理，显示键盘打印机,第五章,输入/输出系统和输入/输出设备1.输入/输出设备概述2.常用输入设备组成与运行原理:终端键盘鼠标3.常用输出设备组成与运行原理:终端显示器打印机（针式喷墨式激光）,4.输入/输出系统概述5.计算机的总线：总线构成总线周期运行方式等待状态6.接口电路：接口电路的功能、一般组成，串行口实例7.常用的输入/输出方式8.中断和DMA的处理过程,输入/输出子系统,总线：连接计算机各功能部件的逻辑电路和连线，包括管理信息传输规则的电路被称为总线。,几个概念及术语,三种总线：数据总线：传输数据，速度与位数地址总线：传输地址，位数控制总线：指明总线周期的类型和一次入/出操作完成的时刻等信息,几个概念及术语,总线周期的类型:内存读内存写外设读外设写中断和DMA,几个概念及术语,总线周期：正常总线周期：一次地址时间和一次数据时间BURST总线周期：一次地址时间和多次数据时间,总线的等待状态：增加的数据时间被称为总线的等待状态。影响系统的运行效率。,单总线和多总线结构,早期的计算机，如DEC公司的PDP-11只使用一组总线，包括数据总线，地址总线，控制总线。其优点是结构简单，成本低廉，缺点是运行效率低。,CPU,主存,输入设备,输出设备,总线,多(2或3)总线结构,当前计算机通常采用多总线结构,CPU,主存,扩展总线控制线路,I/O设备1,I/O设备2,处理机总线,32MHz,4B8B,ISA/EISA,8.33MHz1,2,4B,二总线结构,.,多(2或3)总线结构,-,CPU,主存,PCI桥,I/O设备1,I/O设备2,处理机总线,66MHz,4B8B,ISA/EISA,8.33MHz1,2,4B,三总线结构,.,PCIBUS,33MHz4B,扩展总线控制线路,I/O设备3,I/O设备4,接快速设备,接慢速设备,通用可编程接口电路,通用:能有多种用法与入/出功能可编程:能通过指令指定接口的功能和运行控制参数等,通用可编程接口电路,接口内的组成部分:设备识别线路数据缓冲寄存器（输入/输出）控制寄存器状态寄存器,通用可编程接口电路,中断电路(中断触发器,中断屏蔽触发器等)电平转换及串行/并行转换电路等,常用的输入/输出方式,程序直接控制方式(状态循环查询)简单，CPU效率低，CPU、外设串行程序中断传送方式CPU利用效率略高，CPU、外设并行,常用的输入/输出方式,直接内存访问方式(DMA)外设直接访问内存，CPU利用率更高I/O通道控制方式外围处理机方式,有关中断的概念与术语,中断源及分类:内/外中断软件中断中断优先级中断请求中断响应禁止(开/关)中断中断屏蔽中断嵌套,有关中断的概念与术语,中段处理过程:关中断保存断点和现场判中断源并转入中断服务程序开中断执行中断服务程序关中断恢复现场和断点开中断返回断点,DMA的概念与处理,DMA是在高速外设和主存储器之间自动成批传送信息、以尽量减少CPU干预的入/出方式.,DMA卡上应包括通用接口卡的全部组成部分,并多出如下内容:主存地址寄存器，传送字数计数器DMA控制逻辑:DMA请求DMA响应DMA工作方式DMA优先级及排队逻辑等,一次完整的DMA传送过程,DMA预处理CPU向DMA送命令,如DMA方式，主存地址，传送的字数等，之后CPU执行原来的程序,DMA控制在I/O设备与主存间交换数据准备一个数据,向CPU发DMA请求,取得总线控制权，进行数据传送，修改卡上主存地址，,修改字数计数器内且检查其值是否为零,不为零则继续传送，若已为零，则向CPU发中断请求.,第五章作业第五章习题中的第2题，第4题，第9题，第14题，第15题，第19题第27题，第29题。（8个作业题均必做）,附：使用串行接口的教学实验(1)教学实验计算机介绍教学计算机上有串行接口，8位并行与主机交换信息，串行地和PC仿真终端通信，用IN、OUT指令完成入出，采用状态查询方式工作。,（2）教学实验内容在教学计算机已有监控程序，串行口能正常运行，串行口的端口地址:00(数据),01(状态)，参照教材上已有的I/O程序例子，设计