第11講——第5章 輸入輸出系統(tǒng)(53-54)

1、主講人：李淑芝主講人：李淑芝5.6 DMA方式方式5.5 程序中斷方式程序中斷方式5.4 程序查詢方式程序查詢方式5.3 I/O接口接口5.2 外部設(shè)備外部設(shè)備5.1 概述概述本課本課學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)l教學(xué)目標(biāo)：教學(xué)目標(biāo)：了解了解I/O接口電路的接口電路的“橋橋梁梁”作用，對程序查詢方式有更深入作用，對程序查詢方式有更深入的了解的了解 。l重點：重點：接口的功能和組成、程序查詢接口的功能和組成、程序查詢方式的接口電路方式的接口電路 。l難點：難點：程序查詢方式接口電路輸入、程序查詢方式接口電路輸入、輸出工作流程輸出工作流程 。l計算機中的數(shù)據(jù)是怎么樣在計算機中的數(shù)據(jù)是怎么樣在I/O設(shè)備與設(shè)備與主機之間

2、流動的呢主機之間流動的呢 ？ l慢速的慢速的I/O設(shè)備與主機如何信息交換設(shè)備與主機如何信息交換 ？ 為什么要設(shè)置接口？為什么要設(shè)置接口？（1）實現(xiàn)設(shè)備的選擇）實現(xiàn)設(shè)備的選擇（2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖達到速度匹配）實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖達到速度匹配（4）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換）實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換（5）傳送控制命令）傳送控制命令（6）反映設(shè)備狀態(tài)（）反映設(shè)備狀態(tài)（“忙忙”、“就緒就緒”、“中斷請求中斷請求”）（3）實現(xiàn)數(shù)據(jù)串）實現(xiàn)數(shù)據(jù)串并格式轉(zhuǎn)換并格式轉(zhuǎn)換5.3.1 概述概述5.3.2 接口的功能和組成接口的功能和組成l 設(shè)備選擇線設(shè)備選擇線l 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線l 命令線命令線l 狀態(tài)線狀態(tài)線I/O 接口接口設(shè)備設(shè)備I/O 接口接口設(shè)

3、備設(shè)備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線命令線命令線狀態(tài)線狀態(tài)線I/O總線總線設(shè)備選擇線設(shè)備選擇線（1）總線連接方式的）總線連接方式的 I/O 接口電路接口電路（2）接口的功能和組成）接口的功能和組成功能功能組成組成l 選址功能選址功能l 傳送命令的功能傳送命令的功能l 傳送數(shù)據(jù)的功能傳送數(shù)據(jù)的功能l 反映設(shè)備狀態(tài)的功能反映設(shè)備狀態(tài)的功能設(shè)備選擇電路設(shè)備選擇電路命令寄存器命令寄存器 命令譯碼器命令譯碼器數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器設(shè)備狀態(tài)標(biāo)記設(shè)備狀態(tài)標(biāo)記完成觸發(fā)器完成觸發(fā)器 D工作觸發(fā)器工作觸發(fā)器 B中斷請求觸發(fā)器中斷請求觸發(fā)器 INTR屏蔽觸發(fā)器屏蔽觸發(fā)器 MASK5.3.2 接口的功能和組成接口的功能和組成問題

4、問題1：完成觸發(fā)器：完成觸發(fā)器 D、工作觸發(fā)器、工作觸發(fā)器 B有有幾種有效組合？各幾種有效組合？各是什么含義？是什么含義？ （3）通用）通用I/O 接口的基本組成接口的基本組成 命令寄存器命令寄存器和命令譯碼器和命令譯碼器 設(shè)備選擇設(shè)備選擇 電路電路 設(shè)備狀態(tài)設(shè)備狀態(tài) 標(biāo)記標(biāo)記 數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖 寄存器寄存器DBR 控制邏輯電路控制邏輯電路I/O接口接口外外 部部 設(shè)設(shè) 備備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線命令命令狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線命令線命令線狀態(tài)線狀態(tài)線CPU地址線地址線5.3.2 接口的功能和組成接口的功能和組成5.3.3 接口類型接口類型并行接口并行接口串行接口串行接口可編程接口可編程接口不可編程接口不可

5、編程接口通用接口通用接口專用接口專用接口（1）按數(shù)據(jù)）按數(shù)據(jù) 傳送方式傳送方式 分類分類（2）按功能）按功能 選擇的靈活性選擇的靈活性 分類分類（3）按）按 通用性通用性 分類分類（4）按數(shù)據(jù)傳送的）按數(shù)據(jù)傳送的 控制方式控制方式 分類分類中斷接口中斷接口DMA 接口接口Intel 8255Intel 8251Intel 8255、 Intel 8251Intel 8212Intel 8255、 Intel 8251Intel 8279、 Intel 8275Intel 8259Intel 82575.4.1 程序查詢流程程序查詢流程檢查狀態(tài)標(biāo)記檢查狀態(tài)標(biāo)記1 設(shè)備設(shè)備1 準(zhǔn)備就緒？準(zhǔn)備就緒？

6、檢查狀態(tài)標(biāo)記檢查狀態(tài)標(biāo)記N 設(shè)備設(shè)備N準(zhǔn)備就緒？準(zhǔn)備就緒？處理設(shè)備處理設(shè)備1是是否否否否處理設(shè)備處理設(shè)備N是是（1）查詢流程）查詢流程檢查狀態(tài)標(biāo)記檢查狀態(tài)標(biāo)記交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒準(zhǔn)備就緒?是是否否單個設(shè)備單個設(shè)備多個設(shè)備多個設(shè)備測測試試指指令令轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移指指令令傳傳送送指指令令設(shè)置內(nèi)存緩沖區(qū)首址設(shè)置內(nèi)存緩沖區(qū)首址設(shè)置計數(shù)器設(shè)置計數(shù)器啟動外設(shè)啟動外設(shè)傳送一個數(shù)據(jù)傳送一個數(shù)據(jù)修改內(nèi)存地址修改內(nèi)存地址修改計數(shù)值修改計數(shù)值結(jié)束結(jié)束I/O傳送傳送準(zhǔn)備好？準(zhǔn)備好？傳送完？傳送完？未完未完是是完完否否5.4.1 程序查詢流程程序查詢流程（2）程序流程）程序流程設(shè)備選擇電路設(shè)備選擇電路DBRQQ&數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)

7、線準(zhǔn)備就緒準(zhǔn)備就緒啟動命令啟動命令地址線地址線SEL輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)啟動設(shè)備啟動設(shè)備設(shè)備工作設(shè)備工作 結(jié)束結(jié)束DB5.4.2 程序查詢方式的接口電路程序查詢方式的接口電路10 10以輸入為例以輸入為例問題問題2：什么是輸入：什么是輸入時的就緒、忙狀態(tài)？時的就緒、忙狀態(tài)？什么是輸出時的就什么是輸出時的就緒和忙狀態(tài)？緒和忙狀態(tài)？ 解解： CPU每秒對鼠標(biāo)進行每秒對鼠標(biāo)進行30次查詢，所需的時鐘周期數(shù)次查詢，所需的時鐘周期數(shù)為：為：100 30 = 3000 對于硬盤，每對于硬盤，每 32位被位被CPU查詢一次，故每秒查詢：查詢一次，故每秒查詢： 2MB / 4B=512K次，則每秒查詢的時鐘周期數(shù)

8、為：次，則每秒查詢的時鐘周期數(shù)為： CPU時鐘頻率為時鐘頻率為50 MHz，即每秒，即每秒50 106個時鐘周期，個時鐘周期，故對鼠標(biāo)的查詢占用故對鼠標(biāo)的查詢占用CPU的時間比率為：的時間比率為：3000 / (50 106) 100%=0.006%，故對鼠標(biāo)的查詢基本不影響，故對鼠標(biāo)的查詢基本不影響CPU性能。性能。1005121024=52.4106，故對硬盤的查詢占用，故對硬盤的查詢占用CPU的時的時間比為：間比為：(52.4106) / (50106) 100%=105%，CPU將全將全部時間用于對硬盤的查詢也不夠，故其不用程序查詢方式。部時間用于對硬盤的查詢也不夠，故其不用程序查詢方

9、式。1.下述下述I/O控制方式中，主要由程序?qū)崿F(xiàn)的是控制方式中，主要由程序?qū)崿F(xiàn)的是 _。 A. PPU（外圍處理機）方式（外圍處理機）方式 B. 中斷方式中斷方式 C. DMA方式方式 D. 通道方式通道方式 答案：答案：B2. 當(dāng)采用當(dāng)采用_對設(shè)備進行編址情況下，不對設(shè)備進行編址情況下，不 需要專門的需要專門的I/O指令組。指令組。 A.統(tǒng)一編址法統(tǒng)一編址法 B.單獨編址法單獨編址法 C.兩者都是兩者都是 D.兩者都不是兩者都不是 答案：答案：A3. 下面敘述中，下面敘述中，_是正確的。是正確的。 A.總線一定要和接口相連總線一定要和接口相連 B.接口一定要和總線相連接口一定要和總線相連 C

10、.通道可以替代接口通道可以替代接口 D.總線始終由總線始終由CPU控制和管理控制和管理 答案：答案：B4. 在微型機系統(tǒng)中在微型機系統(tǒng)中,外圍設(shè)備通過外圍設(shè)備通過_與主與主 板的系統(tǒng)總線相連接。板的系統(tǒng)總線相連接。 A. 適配器適配器 B. 設(shè)備控制器設(shè)備控制器 C. 計數(shù)器計數(shù)器 D. 寄存器寄存器 答案：答案：A5. 帶有處理器的設(shè)備一般稱為帶有處理器的設(shè)備一般稱為_設(shè)備。設(shè)備。 A. 智能化智能化 B. 交互式交互式 C. 遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信 D. 過程控制過程控制 答案：答案：A6. 計算機的外圍設(shè)備是指計算機的外圍設(shè)備是指_。 A輸入輸入/輸出設(shè)備輸出設(shè)備 B外存儲器外存儲器 C遠(yuǎn)程通信設(shè)備遠(yuǎn)程通信設(shè)備 D除了除了CPU和內(nèi)存以外的其它設(shè)備和內(nèi)存以外的其它設(shè)備 答案：答案：D7. CRT的顏色數(shù)為的顏色數(shù)為256色，則刷新存儲器每色，則刷新存儲器每 個單元的字長是個單元的字長是_。 A256位位 B16位位 C8位位 D7位位 答案：答案：C8. 某刷新存儲器所需的帶寬為某刷新存儲器所需的帶寬為160MB/S。實際工。實際工 作時，顯示適配器的