第11讲——第5章输入输出系统(5.3-5.4)

1、第第11讲讲第第5章章 输入输出系统（输入输出系统（5.3-5.4）主讲人：李淑芝主讲人：李淑芝5.6 DMA方式方式5.5 程序中断方式程序中断方式5.4 程序查询方式程序查询方式5.3 I/O接口接口5.2 外部设备外部设备5.1 概述概述本课本课学习学习l教学目标：教学目标：了解了解I/O接口电路的接口电路的“桥桥梁梁”作用，对程序查询方式有更深入作用，对程序查询方式有更深入的了解的了解 。l重点：重点：接口的功能和组成、程序查询接口的功能和组成、程序查询方式的接口电路方式的接口电路 。l难点：难点：程序查询方式接口电路输入、程序查询方式接口电路输入、输出工作流程输出工作流程 。l计算机

2、中的数据是怎么样在计算机中的数据是怎么样在I/O设备与设备与主机之间流动的呢主机之间流动的呢 ？ l慢速的慢速的I/O设备与主机如何信息交换设备与主机如何信息交换 ？ 为什么要设置接口？为什么要设置接口？（1）实现设备的选择）实现设备的选择（2）实现数据缓冲达到速度匹配）实现数据缓冲达到速度匹配（4）实现电平转换）实现电平转换（5）传送控制命令）传送控制命令（6）反映设备状态（）反映设备状态（“忙忙”、“就绪就绪”、“中断请求中断请求”）（3）实现数据串）实现数据串并格式转换并格式转换5.3.1 概述概述5.3.2 接口的功能和组成接口的功能和组成l 设备选择线设备选择线l 数据线数据线l 命

3、令线命令线l 状态线状态线I/O 接口接口设备设备I/O 接口接口设备设备数据线数据线命令线命令线状态线状态线I/O总线总线设备选择线设备选择线（1）总线连接方式的）总线连接方式的 I/O 接口电路接口电路（2）接口的功能和组成）接口的功能和组成功能功能组成组成l 选址功能选址功能l 传送命令的功能传送命令的功能l 传送数据的功能传送数据的功能l 反映设备状态的功能反映设备状态的功能设备选择电路设备选择电路命令寄存器命令寄存器 命令译码器命令译码器数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器设备状态标记设备状态标记完成触发器完成触发器 D工作触发器工作触发器 B中断请求触发器中断请求触发器 INTR屏蔽触发器

4、屏蔽触发器 MASK5.3.2 接口的功能和组成接口的功能和组成问题问题1：完成触发器：完成触发器 D、工作触发器、工作触发器 B有有几种有效组合？各几种有效组合？各是什么含义？是什么含义？ （3）通用）通用I/O 接口的基本组成接口的基本组成 命令寄存器命令寄存器和命令译码器和命令译码器 设备选择设备选择 电路电路 设备状态设备状态 标记标记 数据缓冲数据缓冲 寄存器寄存器DBR 控制逻辑电路控制逻辑电路I/O接口接口外外 部部 设设 备备数据线数据线命令命令状态状态数据线数据线命令线命令线状态线状态线CPU地址线地址线5.3.2 接口的功能和组成接口的功能和组成5.3.3 接口类型接口类型

5、并行接口并行接口串行接口串行接口可编程接口可编程接口不可编程接口不可编程接口通用接口通用接口专用接口专用接口（1）按数据）按数据 传送方式传送方式 分类分类（2）按功能）按功能 选择的灵活性选择的灵活性 分类分类（3）按）按 通用性通用性 分类分类（4）按数据传送的）按数据传送的 控制方式控制方式 分类分类中断接口中断接口DMA 接口接口Intel 8255Intel 8251Intel 8255、 Intel 8251Intel 8212Intel 8255、 Intel 8251Intel 8279、 Intel 8275Intel 8259Intel 82575.4.1 程序查询流程程序

6、查询流程检查状态标记检查状态标记1 设备设备1 准备就绪？准备就绪？检查状态标记检查状态标记N 设备设备N准备就绪？准备就绪？处理设备处理设备1是是否否否否处理设备处理设备N是是（1）查询流程）查询流程检查状态标记检查状态标记交换数据交换数据准备就绪准备就绪?是是否否单个设备单个设备多个设备多个设备测测试试指指令令转转移移指指令令传传送送指指令令设置内存缓冲区首址设置内存缓冲区首址设置计数器设置计数器启动外设启动外设传送一个数据传送一个数据修改内存地址修改内存地址修改计数值修改计数值结束结束I/O传送传送准备好？准备好？传送完？传送完？未完未完是是完完否否5.4.1 程序查询流程程序查询流程（

7、2）程序流程）程序流程设备选择电路设备选择电路DBRQQ&数据线数据线准备就绪准备就绪启动命令启动命令地址线地址线SEL输入数据输入数据启动设备启动设备设备工作设备工作 结束结束DB5.4.2 程序查询方式的接口电路程序查询方式的接口电路10 10以输入为例以输入为例问题问题2：什么是输入：什么是输入时的就绪、忙状态？时的就绪、忙状态？什么是输出时的就什么是输出时的就绪和忙状态？绪和忙状态？ 解解： CPU每秒对鼠标进行每秒对鼠标进行30次查询，所需的时钟周期数次查询，所需的时钟周期数为：为：100 30 = 3000 对于硬盘，每对于硬盘，每 32位被位被CPU查询一次，故每秒查询：

8、查询一次，故每秒查询： 2MB / 4B=512K次，则每秒查询的时钟周期数为：次，则每秒查询的时钟周期数为： CPU时钟频率为时钟频率为50 MHz，即每秒，即每秒50 106个时钟周期，个时钟周期，故对鼠标的查询占用故对鼠标的查询占用CPU的时间比率为：的时间比率为：3000 / (50 106) 100%=0.006%，故对鼠标的查询基本不影响，故对鼠标的查询基本不影响CPU性能。性能。1005121024=52.4106，故对硬盘的查询占用，故对硬盘的查询占用CPU的时的时间比为：间比为：(52.4106) / (50106) 100%=105%，CPU将全将全部时间用于对硬盘的查询也

9、不够，故其不用程序查询方式。部时间用于对硬盘的查询也不够，故其不用程序查询方式。1.下述下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是控制方式中，主要由程序实现的是 _。 A. PPU（外围处理机）方式（外围处理机）方式 B. 中断方式中断方式 C. DMA方式方式 D. 通道方式通道方式 答案：答案：B2. 当采用当采用_对设备进行编址情况下，不对设备进行编址情况下，不 需要专门的需要专门的I/O指令组。指令组。 A.统一编址法统一编址法 B.单独编址法单独编址法 C.两者都是两者都是 D.两者都不是两者都不是 答案：答案：A3. 下面叙述中，下面叙述中，_是正确的。是正确的。 A.总线一定要和接

10、口相连总线一定要和接口相连 B.接口一定要和总线相连接口一定要和总线相连 C.通道可以替代接口通道可以替代接口 D.总线始终由总线始终由CPU控制和管理控制和管理 答案：答案：B4. 在微型机系统中在微型机系统中,外围设备通过外围设备通过_与主与主 板的系统总线相连接。板的系统总线相连接。 A. 适配器适配器 B. 设备控制器设备控制器 C. 计数器计数器 D. 寄存器寄存器 答案：答案：A5. 带有处理器的设备一般称为带有处理器的设备一般称为_设备。设备。 A. 智能化智能化 B. 交互式交互式 C. 远程通信远程通信 D. 过程控制过程控制 答案：答案：A6. 计算机的外围设备是指计算机的外围设备是指_。 A输入输入/输出设备输出设备 B外存储器外存储器 C远程通信设备远程通信设备 D除了除了CPU和内存以外的其它设备和内存以外的其它设备 答案：答案：D7. CRT的颜色数为的颜色数为256色，则刷新存储器每色，则刷新存储器每 个单元的字长是个单元的字长是_。 A256位位 B16位位 C8位位 D7位位 答案：答案：C8. 某刷新存储器所需的带宽为某刷新存储器所需的带宽为160MB/S。实际工。实际工 作时，显示适配