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CPU 林楠 办公室:211 办公电话:0371 电子邮件:linnan@zzu.edu.cn 《 计算机组成原理 》 第五章 输入输出系统 系 统 总 线 存储器 运算器 控制器 接口与通信 输入/输出设备 Cache 书上 5.2 I/O设备 不讲了,自己看。 熟练掌握 *本章重点*:I/O设备与CPU之间的数据交换方式 1)程序查询方式 2)程序中断方式:中断的基本概念;中断响应过程;中断处理过程;多重中断和中断屏蔽的概念。 3)DMA方式:DMA控制器的组成;DMA传送过程 4)通道方式:要能够对比4中不同方式之间的异同。 识记 I/O接口(I/O控制器) 1)I/O接口的功能和基本结构 2)I/O端口及其编址 识记 外部设备 1)输入设备:鼠标、键盘 2)输出设备:显示器、打印机 3)外存储器:硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器 了解 I/O系统基本概念 大纲要求 复习目标 重难点提示 1、了解输入输出系统的基本概念; 2、理解常用外设的基本工作原理; 3、理解输入输出接口的功能和基本机构、输入输出端口及其编址; 4、理解程序查询、中断、DMA三种输入输出方式的基本概念及其工作原理; 5、了解通道方式工作原理。 程序查询、中断、DMA三种输入输出方式的概念、工作原理、各自的应用范围,要能够根据情况选择适当的输入输出方式。 第五章 输入输出系统 5.1 I/O设备与接口 5.2 I/O设备与CPU的数据交换方式 5.3 程序查询方式(很少被使用) 5.4 程序中断方式( * CPU与慢速外设之间的传输) 5.5 DMA方式 ( * 存储器与快速外设与之间的传输) 5.6 通道方式(大中型计算机) ?? 接口 输入设备 输出设备 接口 例如:声卡、显示卡 输入输出系统:计算机的重要组成部分,是沟通计算机与外界的桥梁。 输入输出系统的组成 (1)I/O 软件 I/O 指令(CPU 指令的一部分); 通道指令(通道自身的指令) (2) I/O 硬件 I/O 接口;设备控制器,通道。 5.1 I/O设备与接口 输入设备:输入的数据计算机可以识别。 输出设备:输出计算机存储的数据。 输入输出设备种类繁多,很难用一种结构形式加以描述,一般结构为 例如:显示器、打印机 输入输出设备不能直接连CPU,必须要通过接口设备(I/O控制器)。为什么? 答:输入输出设备与CPU工作速度不匹配! 一个接口有两个口: 一个连系统总线,CPU和接口之间并行传输数据; 一个连输入输出设备,接口和输入输出设备可能并行也可能串行传输。 5.1 I/O设备与接口 CPU 快 外围设备 慢 接口上有几个寄存器, 一次就传几个数据。 I/O 接口 设备B I/O 接口 设备A 数据线 命令线 状态线 I/O总线(地址、数据、控制) 设备选择线 总线连接方式的 I/O 接口电路 5.1 I/O设备与接口 接口功能 选址功能 传送命令的功能 传送数据的功能 反映设备状态的功能 接口组成 设备选择电路 命令寄存器、命令译码器 数据缓冲寄存器 设备状态标记 第五章 输入输出系统 5.1 I/O设备与接口 5.2 I/O设备与CPU的数据交换方式 5.3 程序查询方式(很少被使用) 5.4 程序中断方式( * CPU与慢速外设之间的传输) 5.5 DMA方式 ( * 存储器与快速外设与之间的传输) 5.6 通道方式(大中型计算机) ?? 输入/输出设备同CPU交换数据的过程: 输入过程: 1)CPU通过地址总线发出设备地址号,选中并启动某一输入设备; 2)CPU等候输入设备输入数据到据接口数据缓冲寄存器中; 3)CPU通过数据总线从接口读取数据,存入自己的某一寄存器中。 输出过程: 1)CPU通过地址总线发出设备地址号, 选中并启动某一输出设备; 2)CPU通过数据总线送数据到接口数据缓冲寄存器中; 3)输出设备从接口数据缓冲寄存器中读取数据,执行输出操作。 问题:高速工作的CPU与慢速工作的输入输出设备相互通信时, 如何保证CPU与外设在时间上同步? 即如何保证CPU的 工作效率??? 5.2 I/O设备与CPU数据交换方式 5.2 I/O设备与CPU数据交换方式 [举例] 假设幼儿园一个阿姨带10个孩子,要给每个孩子分4块水果糖。 假设要求孩子们把4块糖都吃完,那么她采用什么方法呢? 方法1:她先给孩子甲一块糖,不断询问吃完了吗?吃完了
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