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1、計算機組成原理電子課件 第5章輸入輸出設備與 輸入輸出系統 重慶電大網址： Http://,輸入設備,輸出設備,入出接口和總線,外存設備,主存儲器,高速緩存,控 制 器,運 算 器,第4章,第5章,第3章,第2章,,,,,,計算機硬件系統,,,第五章內容輔導 第五兩章的教學內容占全部 教學內容的 20% 。 涉及概念性的知識比較多， 原理性的內容一般理解即可； 實用性的知識較多，有些線 路或設備組成實例，勿背。,第五章內容概要 直控 中斷 DMA， 總線 接口 與設備 主總 局部 慢擴展，周期 方式 等待催 識別 緩沖 和狀態(tài)，控制 中斷 等相隨 一般組成 和 原理，顯示 鍵盤 打印機,
2、第 五 章,輸入 / 輸出系統 和 輸入 / 輸出設備 1. 輸入 / 輸出設備概述 2. 常用 輸入設備組成與運行原理 : 終端 鍵盤 鼠標 3. 常用 輸出設備組成與運行原理 : 終端 顯示器 打印機（針式 噴墨式 激光）,4. 輸入 / 輸出系統概述 5. 計算機的總線：總線構成 總線周期 運行方式 等待狀態(tài) 6. 接口電路：接口電路的功能、 一般組成，串行口實例 7. 常用的輸入/輸出方式 8. 中斷 和 DMA的 處理過程,輸入/輸出子系統,總線： 連接計算機各功能部件的 邏輯電路和連線，包括管理 信息傳輸規(guī)則的電路被稱為 總線。,幾個概念及術語,三種總線： 數據總線：
3、傳輸數據，速度與位數 地址總線：傳輸地址，位數 控制總線：指明總線周期的類型和 一次入/出操作完成的時刻等信息,幾個概念及術語,總線周期的類型: 內存讀 內存寫 外設讀 外設寫 中斷 和 DMA,幾個概念及術語,總線周期：正 常 總 線 周 期： 一次地址時間和 一次數據時間 BURST總線周期： 一次地址時間和多次數據時間,總線的等待狀態(tài)： 增加的數據時間被稱為總線的等待狀態(tài)。 影響系統的運行效率。,單總線和多總線結構,早期的計算機，如 DEC 公司的 PDP-11 只使用一組總線，包括數據總線， 地址總線，控制總線。 其優(yōu)點是結構簡單，成本低廉， 缺點是運行效率低。,,CPU,主存,
4、輸入 設備,輸出 設備,,,,,,總線,多( 2 或 3 )總線結構,當前計算機通常采用多總線結構,CPU,主存,,擴展總線 控制線路,,,,I/O設備1,I/O設備2,,,處理機總線,32MHz,4B8B,ISA / EISA,8.33MHz 1 , 2 , 4 B,二總線結構,. . . . .,多( 2 或 3 )總線結構,-,CPU,主存,,PCI橋,,,,I/O設備1,I/O設備2,,,處理機總線,66MHz,4B8B,ISA / EISA,8.33MHz 1 , 2 , 4 B,三總線結構,. . . . .,,PCI BUS,33MHz 4B,擴展總線 控制線路,,,I/O設
5、備3,I/O設備4,,,接快速設備,接慢速設備,通用可編程接口電路,通 用 : 能有多種用法與入/出功能 可編程: 能通過指令指定接口的功能 和運行控制參數等,通用可編程接口電路,接口內的組成部分: 設備識別線路 數據緩沖寄存器（輸入/輸出） 控制寄存器 狀態(tài)寄存器,通用可編程接口電路,中斷電路 (中斷觸發(fā)器,中斷屏蔽觸發(fā)器 等) 電平轉換及串行/并行轉換電路等,常用的輸入/輸出方式,程序直接控制方式(狀態(tài)循環(huán) 查詢) 簡單，CPU效率低，CPU、外 設串行 程序中斷傳送方式 CPU利用效率略高，CPU、外 設并行,常用的輸入/輸出方式,直接內存訪問方式 (DMA) 外設直接訪問內存，
6、 CPU利 用率更高 I / O 通道控制方式 外圍處理機方式,有關中斷的概念與術語,中斷源及分類: 內/外中斷 軟件中斷 中斷優(yōu)先級 中斷請求 中斷響應 禁止(開/關)中斷 中斷屏蔽 中斷嵌套,有關中斷的概念與術語,中段處理過程: 關中斷 保存斷點和現場 判中斷源并轉入中斷服務程序 開中斷 執(zhí)行中斷服務程序 關中斷 恢復現場和斷點 開中斷 返回斷點,,,,,,,,,DMA 的概念與處理,DMA 是在高速外設和 主存儲器之間自動成批 傳送信息、以盡量減少 CPU 干預的入/出方式.,DMA 卡上應包括 通用接口卡的全部組成部分, 并多出如下內容: 主存地址寄存器，傳
7、送字數計數器 DMA 控制邏輯 : DMA 請求 DMA響應 DMA工作方式 DMA優(yōu)先級及排隊邏輯 等,一次完整的 DMA 傳送過程,DMA 預處理 CPU 向 DMA 送命令, 如 DMA 方式， 主存地址，傳送的字數等， 之后 CPU 執(zhí)行原來的程序,DMA 控制在 I/O 設備與主 存間交換數據 準備一個數據, 向CPU發(fā) DMA請求,取得總線控制權， 進行數據傳送，修改卡上 主存地址，,修改字數計數器內且 檢查其值是否為零, 不為零則繼續(xù)傳送， 若已為零，則向 CPU 發(fā)中斷請求.,第五章作業(yè) 第五章習題中的 第2題， 第 4題，第 9題， 第14題，第15題，第19題 第27題，
8、第29題。 （8個作業(yè)題均必做）,附：使用串行接口的教學實驗 (1) 教學實驗計算機介紹 教學計算機上有串行接口， 8位并行與主機交換信息， 串行地和PC仿真終端通信， 用IN、OUT指令完成入出， 采用狀態(tài)查詢方式工作。,（2）教學實驗內容 在教學計算機已有監(jiān)控程序， 串行口能正常運行，串行口的 端口地址:00(數據),01(狀態(tài))， 參照教材上已有的I/O程序例子， 設計用串口完成I/O操作的程序,（3）教學實驗步驟 學懂教材中使用串行接口的程序， 學習查詢串行口運行狀態(tài)的方法， 用狀態(tài)查詢方式使用IN、OUT指令。 寫出幾個小的完成輸入/輸出操作 功能的程序，具體內容自己確定。,
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