第五章 输入输出系统101009.ppt

计算机组成原理 大连理工大学 软件学院 赖晓晨 2010.10.09 第五章 输入输出系统 概述 外部设备 I/O接口 程序查询方式 程序中断方式 DMA方式 5.1 概述 一、输入输出系统的发展概况，共经历4个阶段： 早期阶段 接口模块和DMA阶段 通道阶段 I/O处理机阶段 1、早期阶段 CPU和外设分散连接、串行工作、耦合性强，机器速度慢、价格高。 2、接口模块与DMA阶段 具有总线模式，主机通过各种接口连接外设，具有中断或DMA功能。 2、接口模块与DMA阶段 具有总线模式，主机通过各种接口连接外设，具有中断或DMA功能。 3、通道结构 通道是用来负责管理I/O设备以及实现主存与I/O设备之间交换信息的部件，可视为从属于CPU的专用处理器。 通道具有专门指令，能独立执行由通道指令编写的输入输出程序。 3、通道结构 通道是用来负责管理I/O设备以及实现主存与I/O设备之间交换信息的部件，可视为从属于CPU的专用处理器。 通道具有专门指令，能独立执行由通道指令编写的输入输出程序。 4、外围处理机 外围处理机又称为I/O处理机，独立于主机工作，除了具备通道功能之外，还具备码制转换、格式处理、数据校验等功能。 查询 中断 DMA 通道 外围处理机 二、输入输出系统的组成 I/O软件 I/O指令：CPU指令 操作码： I/O指令标志 命令码：指令功能，读、写、检测、控制命令 设备码：地址码 通道指令： 通道自身的指令，用于执行I/O操作，存放于主存，由通道执行，完成输入输出功能 在具有通道的计算机中， I/O指令不负责数据输入输出，而主要完成启停设备、通道控制，实际数据传输由通道完成。 二、输入输出系统的组成 I/O硬件：通道-设备控制器-设备 三、I/O设备与主机的联系方式 I/O设备编址方式 统一编址： I/O占用存储器地址空间，无须专门的I/O指令。减少了存储器最大容量。 独立编址： I/O地址与存储器地址分开，采用专门指令来访问I/O。不占用主存容量。 设备寻址 每台设备都有设备号，启动设备时，由I/O指令的设备码字段直接指出设备号，经接口中的设备选择电路选中设备。 三、I/O设备与主机的联系方式 传送方式 并行：多位同时传送，需要多条数据线，速度快。 串行：一条数据线和一条地线，逐位传送，速度慢，适用于远距离传送。 联络方式 立即响应式：简单的外设，例如指示灯、继电器等设备，随时处在待命状态，只要收到CPU的信号，立刻做出响应。 三、I/O设备与主机的联系方式 联络方式 异步工作采用应答信号联络 同步工作采用同步时标联络：要求外设与 CPU的工作速度完全一致 三、I/O设备与主机的联系方式 I/O设备与主机的连接方式 辐射式：每台设备都配有一套控制线路和 一组信号线 总线式： 便于增删设备 四、I/O设备与主机信息传送控制方式 I/O设备与主机信息传送的控制方式如下： 程序查询方式 中断方式 DMA方式 通道方式 外围处理机方式 1、程序查询方式 CPU和I/O串行 工作， I/O工作 时CPU原地踏步。 2、中断方式 CPU和I/O部分并行工作，在中断服务子程序中完成数据的传送。 3、DMA方式 在主存和I/O之间建立数据传送的直接通道，由DMA控制器来完成信息传送，不需要中断CPU的运行。进一步提高了CPU和I/O的并行程度。 CPU周期窃取 5.2 I/O设备 计算机中除主机外的其余部分，称为外部设备（ I/O 设备、外设） 外设分类 分为三类 人机交互设备：键盘、鼠标、打印机、显示器。。。 信息存储设备：磁盘、光盘、磁带。。。 机--机通信设备：调制解调器、A/D、D/A。。。 键盘 键盘输入信息流程：按键、判断按下哪个键、得到按键ASC II码 按键确认： 图5.15，带有只读存储器的编码键盘原理 软件判断按键：行列反转法 按键去抖 软件方法 硬件方法 显示器 按显示设备所用的显示器件分类 CRT-阴极射线管(cathode ray tube)显示器 LCD-液晶显示器(liquid crystal display) PDP-等离子显示器(Plasma display Panel)。 按所显示的信息内容分类 字符显示器、图形显示器和图像显示器。 按显示设备的功能分类 普通显示器、显示终端两大类 阴极射线管（CRT）显示器 CRT显示器参数 平板显示器 平板显示器(FPD)：一般是指显示器的深度小于显示屏幕对角线1/4长度的显示器件。 分类：有液晶显示(LCD)、等离子体显示(PDP)、场发射显示(FED)、电致发光显示(ELD)等。 特点：LCD本身不发光，靠调制外光源实现显示，其余各类显示均自身发光。 液晶