计算机组成原理课件第５章输入输出系.ppt

第５章 输入输出系统 5.1 概 述 5.2 I/O设备 鼠标的工作原理 鼠标按其工作原理的不同可以分为机械鼠标和光电鼠标。机械鼠标主要由滚球、辊柱和光栅信号传感器组成。当你拖动鼠标时，带动滚球转动，滚球又带动辊柱转动，装在辊柱端部的光栅信号传感器产生的光电脉冲信号反映出鼠标器在垂直和水平方向的位移变化，再通过电脑程序的处理和转换来控制屏幕上光标箭头的移动。 光电鼠标器是通过检测鼠标器的位移，将位移信号转换为电脉冲信号，再通过程序的处理和转换来控制屏幕上的鼠标箭头的移动。光电鼠标用光电传感器代替了滚球。这类传感器需要特制的、带有条纹或点状图案的垫板配合使用。 机械鼠标原理图 光电鼠标原理图 刷新和刷新存储器 荧光粉被电子束扫过之后只能维持几十毫秒，所以，要使电子束不断地重复扫描整个屏幕，这个过程叫刷新 为了提供刷新；所需的图像信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也叫视频存储器。 例：分辨率为1024*1024 256灰度级 刷新存储器容量为1024*1024*8b 汉字的字形码 5.3 I/O 接 口 5.4 程序查询方式 5.5 程序中断方式 5.6 DMA 方式 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 准备好？ 传送完？ 未完 是 完 否 5.4 保存 寄存器内容 ② 设备选择电路 DBR Q Q 数据线 准备就绪 启动命令 地址线 SEL 输入数据 启动设备 设备工作 结束 ① ③ ④ ⑤ ⑥ D B 二、程序查询方式的接口电路 ① ② ③ ⑤ 1 0 1 0 ④ 5.4 以输入为例 ⑥ 一、中断的概念 … K K+1 Q Q+1 … … 中断服务程序 1 中断服务程序 2 入口1 入口2 二、I/O 中断的产生 以打印机为例 发中断请求 空闲 接收 数据 接收 数据 准备 发中断请求 打印 打印 打印机 执行主程序 继续执行主程序 继续执行主程序 响应中断 中断返回 响应中断 中断返回 启动 打印机 传送 数据 传送 数据 CPU 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 D Q 1 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 INTR D MASK Q D 完成触发器 5.5 中断请求 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 INTP1′ INTP2′ INTP3′ INTP4′ INTR1 INTR2 INTR3 INTR4 1 1 1 1 INTR1 设备 1#、2#、3#、4# 优先级按 降序排列 INTRi = 1 有请求 即 INTRi = 0 1 INTP1 1 INTP2 1 INTP3 1 INTP4 INTR1 INTR2 INTR3 INTR4 INTR1 INTR2 INTR3 INTR4 1 1 1 1 INTP1′ INTP2′ INTP3′ INTP4′ INTR2 INTR1 INTR1 INTR2 5.5 1 INTP2 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 详见第八章 3. 中断向量地址形成部件 入口地址 … 向量地址 … 排队器输出 由软件产生 硬件向量法 显示器服务程序 打印机服务程序 JMP 400 JMP 300 JMP 200 … … … … 主存 12H 13H 14H 200 300 向量地址 入口地址 入口地址 中断向量地址 形成部件 设备 编码器 1 0 0 0 … 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 … 0 0 0 1 0 0 1 1 详见第八章 由 硬件 产生 向量地址 再由 向量地址 找到 入口地址 5.5 四、I/O 中断处理过程 1. CPU 响应中断的条件和时间 (1) 条件 (2) 时间 允许中断触发器 EINT = 1 用 开中断 指令将 EINT 置 “1” 用 关中断 指令将 EINT 置“ 0” 或硬件 自动复位 当 D = 1（随机）且 MASK = 0 时 在每条指令执行阶段的结束前 CPU 发 中断查询信号（将 INTR 置“1”） 5.5 设备选择电路 DBR D Q 数据线 启动命令 地址线 SEL 输入数据 启动设备 设