5 输入输出系统.pptx

第５章 输入输出系统 5.6 DMA方式 5.5 程序中断方式 5.4 程序查询方式 5.3 I/O接口 5.2 外部设备 5.1 概述 5.1 概 述 一、输入输出系统的发展概况 1. 早期 分散连接 CPU 和 I/O设备 串行 工作 程序查询方式 2. 接口模块和 DMA 阶段 总线连接 CPU 和 I/O设备 并行 工作 3. 具有通道结构的阶段 4. 具有 I/O 处理机的阶段 中断方式 DMA 方式 二、输入输出系统的组成 1. I/O 软件 CPU 指令的一部分 通道自身的指令 指出数组的首地址、传送字数、操作命令 如 IBM/370 通道指令为 64 位 2. I/O 硬件 设备 I/O 接口 设备 设备控制器 通道 5.1 三、I/O 设备与主机的联系方式 1. I/O 设备编址方式 (1) 统一编址 (2) 不统一编址 用取数、存数指令 有专门的 I/O 指令 2. 设备选址 用设备选择电路识别是否被选中 3. 传送方式 (1) 串行 (2) 并行 5.1 4. 联络方式 (1) 立即响应 (2) 异步工作采用应答信号 (3) 同步工作采用同步时标 5.1 并行 串行 5. I/O 设备与主机的连接方式 (1) 辐射式连接 (2) 总线连接 不便于增删设备 5.1 便于增删设备 四、I/O设备与主机信息传送的控制方式 1. 程序查询方式 CPU 和 I/O 串行工作 踏步等待 5.1 2. 程序中断方式 I/O 工作 CPU 不查询 CPU 暂停现行程序 CPU 和 I/O 并行工作 5.1 程序中断方式流程 CPU 向 I/O 发读指令 CPU 读 I/O 状态 检查状态 完成否？ 准备就绪 5.1 3. DMA 方式 主存和 I/O 之间有一条直接数据通道 不中断现行程序 周期挪用（周期窃取） CPU 和 I/O 并行工作 5.1 三种方式的 CPU 工作效率比较 程序 查询 方式 程序 中断 方式 DMA 方式 5.1 5.2 I/O设备 一、概述 外部设备大致分三类 键盘、鼠标、打印机、显示器 磁盘、光盘、磁带 1. 人机交互设备 2. 计算机信息存储设备 调制解调器等 二、输入设备 1. 键盘 2. 鼠标 3. 触摸屏 按键 判断哪个键按下 将此键翻译成 ASCII 码 （编码键盘法） 机械式 金属球 电位器 5.2 光电式 光电转换器 三、输出设备 1. 显示器 字符发生器 主观图像 客观图像 2. 打印机 点阵式（逐字、逐行） 喷墨（逐字） 激光（逐页） 5.2 四、其他 1. A/D、D/A 2. 终端 3. 汉字处理 五、多媒体技术 完成显示控制与存储、键盘管理及通信控制 模拟/数字（数字/模拟）转换器 汉字输入、汉字存储、汉字输出 1. 什么是多媒体 2. 多媒体计算机的关键技术 5.2 由键盘和显示器组成 5.3 I/O 接 口 一、概述 为什么要设置接口？ 1. 实现设备的选择 2. 实现数据缓冲达到速度匹配 4. 实现电平转换 5. 传送控制命令 6. 反映设备的状态（“忙”、“就绪”、“中断请求”） 二、接口的功能和组成 总线连接方式的 I/O 接口电路 5.3 2. 接口的功能和组成 功能 组成 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 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 完成触发器 D 工作触发器 B 中断请求触发器 INTR 屏蔽触发器 MASK 5.3 3. I/O 接口的基本组成 5.3 三、接口类型 1. 按数据 传送方式 分类 2. 按功能 选择的灵活性 分类 3. 按 通用性 分类 4. 按数据传送的 控制方式 分类 5.3 5.4 程序查询方式 一、程序查询流程 1. 查询流程 单个设备 多个设备 测 试 指 令 转 移 指 令 传 送 指 令 2. 程序流程 设置主存缓冲区首址 设置计数值 启动外设 传送一个数据 修改主存地址 修改计数值 结束I/O传送 5.4 保存 寄存器内容 二、程序查询方式的接口电路 5.4 以输入为例 5.5 程序中断方式 一、中断的概念 … K K+1 Q Q+1 … … 二、I/O 中断的产生 以打印机为例 CPU 与打印机并行工作 5.5 三、程序中断方式的接口电路 1. 配置中断请求触发器和中断屏蔽触发器 INTR 中断请求触发器 INTR = 1 有请求 MASK 中断屏蔽触发器 MASK = 1 被屏蔽 来自 CPU 的 中断查询信号 受设备本身控制 D 完成触发器 5.5 2. 排队器 排队 在 CPU 内或在接口电路中（链式排队器） 硬件 软件 5.5 详见第八章