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《计算机组成原理》电子课件 第5章　输入输出设备与 输入输出系统 重庆电大网址： Http:// 第 五 章 输入 / 输出系统 和 输入 / 输出设备 1. 输入 / 输出设备概述 2. 常用 输入设备组成与运行原理 : 终端 键盘 鼠标 3. 常用 输出设备组成与运行原理 : 终端 显示器 打印机（针式 喷墨式 激光） 4. 输入 / 输出系统概述 5. 计算机的总线：总线构成 总线周期 运行方式 等待状态 6. 接口电路：接口电路的功能、 一般组成，串行口实例 7. 常用的输入/输出方式 8. 中断 和 DMA的 处理过程 输入/输出子系统 总线： 连接计算机各功能部件的 逻辑电路和连线，包括管理 信息传输规则的电路被称为 总线。 几个概念及术语 三种总线： 数据总线：传输数据，速度与位数 地址总线：传输地址，位数 控制总线：指明总线周期的类型和 一次入/出操作完成的时刻等信息 几个概念及术语 总线周期的类型: 内存读 内存写 外设读 外设写 中断 和 DMA 几个概念及术语 总线周期：正 常 总 线 周 期： 一次地址时间和 一次数据时间 BURST总线周期： 一次地址时间和多次数据时间 总线的等待状态： 增加的数据时间被称为总线的等待状态。 影响系统的运行效率。 单总线和多总线结构 早期的计算机，如 DEC 公司的 PDP-11 只使用一组总线，包括数据总线， 地址总线，控制总线。 其优点是结构简单，成本低廉， 缺点是运行效率低。 多( 2 或 3 )总线结构 当前计算机通常采用多总线结构 多( 2 或 3 )总线结构 - 通用可编程接口电路 通 用 : 能有多种用法与入/出功能 可编程: 能通过指令指定接口的功能 和运行控制参数等 通用可编程接口电路 接口内的组成部分: 设备识别线路 数据缓冲寄存器（输入/输出） 控制寄存器 状态寄存器 通用可编程接口电路 中断电路 (中断触发器,中断屏蔽触发器 等) 电平转换及串行/并行转换电路等 常用的输入/输出方式 程序直接控制方式(状态循环 查询) 简单，CPU效率低，CPU、外 设串行 程序中断传送方式 CPU利用效率略高，CPU、外 设并行 常用的输入/输出方式 直接内存访问方式 (DMA) 外设直接访问内存， CPU利 用率更高 I / O 通道控制方式 外围处理机方式 有关中断的概念与术语 中断源及分类: 内/外中断 软件中断 中断优先级 中断请求 中断响应 禁止(开/关)中断 中断屏蔽 中断嵌套 有关中断的概念与术语 中段处理过程: 关中断 保存断点和现场 判中断源并转入中断服务程序 开中断 执行中断服务程序 关中断 恢复现场和断点 开中断 返回断点 DMA 的概念与处理 DMA 是在高速外设和 主存储器之间自动成批 传送信息、以尽量减少 CPU 干预的入/出方式. DMA 卡上应包括 通用接口卡的全部组成部分, 并多出如下内容: 主存地址寄存器，传送字数计数器 DMA 控制逻辑 : DMA 请求 DMA响应 DMA工作方式 DMA优先级及排队逻辑 等 一次完整的 DMA 传送过程 DMA 预处理 CPU 向 DMA 送命令, 如 DMA 方式， 主存地址，传送的字数等， 之后 CPU 执行原来的程序 DMA 控制在 I/O 设备与主 存间交换数据 准备一个数据, 向CPU发 DMA请求,取得总线控制权， 进行数据传送，修改卡上 主存地址， 修改字数计数器内且 检查其值是否为零, 不为零则继续传送， 若已为零，则向 CPU 发中断请求. 第五章作业 第五章习题中的 第2题， 第 4题，第 9题， 第14题，第15题，第19题 第27题，第29题。 （8个作业题均必做） 附：使用串行接口的教学实验 (1) 教学实验计算机介绍 教学计算机上有串行接口， 8位并行与主机交换信息， 串行地和PC仿真终端通信， 用IN、O