24-输入输出系统01.ppt

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