计原及汇编 输入输出系统及外围设备.ppt

1、第七章 输入输出系统及外围设备,一、输入输出系统的基本功能 管理主机与外设以及外设与外设之间的信息交换， 由硬件和软件共同完成此项任务。 二、输入输出系统的组成 1、软件 计算机总线 2、硬件 输入/输出接口,第一节 输入输出系统概述,三、输入/输出接口概述,输入/输出接口分类： 1、按数据传送方式分：串行、并行 2、按CPU访问外设的控制方式： 程序查询、中断、DMA、通道控制、I/O处理机 3、按是否需要统一的控制时钟：同步、异步 4、按通用性：通用、专用,三、输入/输出接口概述,第二节 主机与外设间的连接方式,1、星型连接方式 各设备与主机的连接接口逻辑设计在主机内。,2、总线型连接方式

2、 主机通过一组公共的系统总线与外设接口连接。 接口：标准接口逻辑：挂在总线上； 非标准接口逻辑：与各种不同设备相连。,3、通道方式 由通道来管理I/O操作。,4、输入输出处理机（IOP）方式 采用IOP管理I/O操作。,1、输入输出设备的编址 （1）独立编址 （2）统一编址 2、 输入输出指令 （1）通常的输入输出指令 （2）通道指令 通道用于执行I/O操作的指令,第三节 输入输出设备的编址与输入输出指令,第四节 主机与外设间信息传输的控制方式,一、程序直接控制方式 1、立即程序传送方式 基本思想 I/O接口：总是准备好接收或发送的数据 CPU：无须查询接口状态 优缺点：简单，实时，局限性 应

3、用：开关/LED显示器等控制,2、程序查询方式 基本思想 I/O接口：设置反映外设工作的状态字 CPU：利用程序循环查询 优缺点：代价低，CPU利用率低 应用：调试维护过程或其他简单调用外设。,一、程序直接控制方式,二、程序中断方式,基本思想 I/O接口：中断请求 CPU：中断响应，执行中断处理程序，中断恢复 优缺点：提高CPU利用率， 复杂（和程序查询方式比） 传输效率受限（和DMA方式比）,丰富的应用： 中慢速外设，使CPU与I/O设备并行工作 处理突发故障 实时处理 系统调度：多道程序/页面调度 人机对话 其它高级处理方式：多机通讯/DMA等,二、程序中断方式,相关的概念 （1）中断源

4、引起中断的原因，可以是外设、故障、人为等。 外部中断（源）：来自CPU外部（外设等） 内部中断（源）：来自CPU内部,二、 程序中断方式,（2）中断屏蔽问题 中断屏蔽：忽略中断请求，保证CPU在执行 重要程序段时不被中断。 根据中断允许标志位IF，外中断分为两类 可屏蔽中断：受IF控制 不可屏蔽中断：不受IF控制,二、 程序中断方式,（3）中断服务程序入口地址形成方式 向量中断法 中断向量：中断处理程序的入口地址 中断向量表：集中存放的中断向量，一般放在特 定的位置。可以通过中断码得到对 应中断处理程序的入口地址。,二、 程序中断方式,8086/8088中断向量与中断向量表 偏移量 IP=（4

5、N，4N+1） 段基值CS=（4N+2，4N+3）,二、 程序中断方式,（4）中断嵌套问题 中断优先级：中断请求的重要性 中断嵌套：在低级中断处理中响应高级中断请求,二、 程序中断方式,两级中断嵌套示意,中断的基本过程 （1）中断请求 外设等中断源向CPU发中断请求（通过接口） （2）中断判优 当多个中断请求到达时，决定先响应哪个请求？ （3）中断响应 CPU发中断响应到外设等 （4）中断处理 进入中断服务程序，完成相关处理 （5）中断返回 恢复断点等,二、 程序中断方式,三、直接存储器存取（DMA）方式,基本思想： DMA控制器：DMA请求；可以拥有总线控制权； 数据传输控制。 CPU： D

6、MA响应；移交总线控制权到DMA控制 器；结束处理。 优缺点：代价高（和中断方式比） （数据块）传输效率高（和中断方式比） 主要应用：外存等高速外设，如磁盘接口、网络通讯 接口、高速数据采集接口等。,DMA的基本过程 （1）初始化 （2） DMA请求 向CPU请求DMA操作 （3） DMA响应 CPU在总线周期结束后查询DMA请求，DMA响应后 CPU移交总线控制权 （4） DMA传送 由DMA控制器控制传输 （5） DMA结束 发DMA结束请求到CPU，CPU收回总线控制权,三、直接存储器存取（DMA）方式,四、通道控制方式,基本思想 通道：专用的I/O控制器；可以连接多个设备控 制器；执行通道程序。 CPU：启动通道 优缺点：代价高（和中断和DMA方式比） 传输功能强（和DMA方式比） 主要应用：中大型计算机,通道的分类 （1） 选择通道 每次只选择一个设备集中传送（高速） （2） 数组多路通道 以数组（数据块）为单位交叉传送各设备数据 （3）字节多路通道 以字节为单位交叉传送各设备数据（慢速）,四、通道控制方式,第五节 外围设备概述,外围设备,输入设备,输