輸入輸出設(shè)備課件-002

硬件組成顯示設(shè)備顯示器適配器顯示器件（控制器、接口）（CRT、LED、PDP、LCD…）本章主要討論：CRT顯示器成象原理、屏幕顯示與顯示緩存的對應(yīng)關(guān)系顯示方式、屏幕顯示與顯示緩存的對應(yīng)關(guān)系控制器接口顯示器適配器顯示器件CPUVRAM第六章輸入/輸出設(shè)備1謝謝你的閱讀2019年11月9硬件組成顯示設(shè)備顯示器適配器顯示器件（控制6.1CRT顯示器的顯示方式與常見顯示規(guī)格顯示方式字符/數(shù)字(A/N)方式：圖形(APA)方式：以字符為顯示單位以點(diǎn)(象素)為顯示單位顯示規(guī)格顯示方式分辨率顏色A/N：一幀畫面顯示的字符數(shù)（字符行數(shù)×列數(shù)）APA：一幀畫面顯示的象點(diǎn)數(shù)（每線點(diǎn)數(shù)×線數(shù)）分辨率25×80640×200適配器提供顯示規(guī)格如VGA卡：A/N：APA：25×40、25×80，320×200、～2色、4色800×600，2色、256色2謝謝你的閱讀2019年11月96.1CRT顯示器的顯示方式與常見顯示規(guī)格顯示方式1.CRT結(jié)構(gòu)6.2光柵掃描成象原理熒光屏電子槍聚焦系統(tǒng)水平偏轉(zhuǎn)垂直偏轉(zhuǎn)顯示頭視頻放大掃描控制視頻信號水平同步信號垂直同步信號3謝謝你的閱讀2019年11月91.CRT結(jié)構(gòu)6.2光柵掃描成象原理熒光屏電子2.掃描方式電子束無固定掃描路徑，隨機(jī)掃描：控制電路復(fù)雜。光柵掃描：電子束掃描路徑固定（自上而下，從左向右全屏掃描），控制電路簡單。3.光柵的形成水平正掃水平回掃垂直回掃水平偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流,形成水平掃描線（行掃描）垂直偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流,使水平線垂直移動（場掃描）行掃描電流：場掃描電流：幀頻不低于25HZ4謝謝你的閱讀2019年11月92.掃描方式電子束無固定掃描路徑，隨機(jī)掃描：控制電路復(fù)水平、垂直同步分別控制電子束X向與Y向偏轉(zhuǎn)IRGB顏色4.象點(diǎn)存在的因素視頻=0，點(diǎn)暗紅象點(diǎn)位置：亮度：顏色：視頻信號控制電子束通、斷視頻=1，點(diǎn)亮紅、綠、藍(lán)三基色控制紅點(diǎn)綠點(diǎn)藍(lán)點(diǎn)01001100淡紅0010綠1010淡綠0111白5謝謝你的閱讀2019年11月9水平、垂直同步分別控制電子束X向與Y向偏轉(zhuǎn)IRG例.2513字符發(fā)生器，5.字符點(diǎn)陣的形成與屏幕組織可提供64種字符點(diǎn)陣字符點(diǎn)陣圖形：（1）字符發(fā)生器產(chǎn)生字符點(diǎn)陣代碼。（7×9）（5×8點(diǎn)陣）…….……..字符點(diǎn)陣代碼：111111100010000001000000100000010000001000000100000010000001000ROM字符譯碼64×8單元行譯碼字符編碼（ROM高6位地址）掃描線序號（ROM低3位地址）輸出6謝謝你的閱讀2019年11月9例.2513字符發(fā)生器，5.字符點(diǎn)陣的形成與屏幕組織可例.ABCDEF（2）屏幕組織每行字符逐線掃描。字符7×9，字符區(qū)9×141）掃描順序2）間隔橫向間隔2點(diǎn)（消隱）縱向間隔5線（消隱）6.3屏幕顯示與顯示器緩存(VRAM)的對應(yīng)關(guān)系顯存功能數(shù)據(jù)緩沖屏幕刷新對顯存的操作直接影響屏幕顯示。對應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)在：顯存內(nèi)容和容量的確定、顯存地址組織、信息轉(zhuǎn)換、同步控制。7謝謝你的閱讀2019年11月9例.ABCDEF（2）屏幕組織每行若顯示規(guī)格為25行×80列，（1）A/N方式VRAM內(nèi)容：基本容量=25×80=2KB1.顯存內(nèi)容和容量字符的編碼（ASCII碼）VRAM容量：（一字節(jié)存放一字符編碼）（2）APA方式圖形的象點(diǎn)代碼VRAM內(nèi)容：（一位存放一點(diǎn)，單色）VRAM容量：若顯示規(guī)格為640點(diǎn)×200線，基本容量=8640×200若考慮字符屬性，顯存容量增加。=16KB若考慮顏色分辨率不變：顏色容量容量不變：顏色分辨率8謝謝你的閱讀2019年11月9若顯示規(guī)格為25行×80列，（1）A/N方式VRAM內(nèi)

屏幕顯示從左向右，自上而下，顯存地址從低到高安排。2.顯存地址組織3.信息轉(zhuǎn)換能實現(xiàn)將A從屏幕左上角逐漸移向屏幕右下角嗎？顯存單元的地址由屏幕顯示的行、列號決定。0127901224ABGF行號決定地址的高位列號決定地址的低位AAAAAA能實現(xiàn)在屏幕上將一行字符自下而上地滾動嗎？如何將顯存中的信息（字符編碼/圖形點(diǎn)代碼）轉(zhuǎn)換為字符/圖形顯示在屏幕上。9謝謝你的閱讀2019年11月9屏幕顯示從左向右，自上而下，顯存地址從2.顯存地址組織（1）A/NVRAMA編碼N編碼D編碼VRAMA點(diǎn)陣B點(diǎn)陣C點(diǎn)陣D點(diǎn)陣N點(diǎn)陣ROM屏幕

移位寄存器并行串行AND字符編碼字符發(fā)生器掃描時序一行點(diǎn)陣代碼(并)移位器視頻信號(串)顯示頭10謝謝你的閱讀2019年11月9（1）A/NVRAMA編碼N編碼D編碼VR（2）APAVRAM屏幕

移位寄存器并行串行一字節(jié)點(diǎn)代碼(并)移位器視頻信號(串)顯示頭0000111100000000000010010VRAM00000000000010010000111111謝謝你的閱讀2019年11月9（2）APAVRAM屏幕移位寄存器并行串行一字視頻的發(fā)送與電子束掃描嚴(yán)格同步：4.同步控制

電子束掃描到某點(diǎn)位置，相應(yīng)視頻應(yīng)同時送到，控制點(diǎn)亮或不亮。需解決：

何時訪問顯存，取字符編碼或圖形點(diǎn)代碼？

以控制產(chǎn)生視頻信號。

何時發(fā)水平同步信號？

何時發(fā)垂直同步信號？以控制電子束掃描。在顯示器中設(shè)置若干級計數(shù)器，對顯示器點(diǎn)頻進(jìn)行若干級分頻，產(chǎn)生相應(yīng)控制信號。12謝謝你的閱讀2019年11月9視頻的發(fā)送與電子束掃描嚴(yán)格同步：4.同步控制例.顯示規(guī)格25行×80列，（1）A/N方式字符7×9,字符區(qū)9×147299點(diǎn)514線80字符25行設(shè)置4級計數(shù)器13謝謝你的閱讀2019年11月9例.顯示規(guī)格25行×80列，（1）A/N方式字符7×1）點(diǎn)計數(shù)器：

點(diǎn)計數(shù)器字符計數(shù)器

線計數(shù)器

行計數(shù)器對一個字符的一行點(diǎn)計數(shù)。點(diǎn)頻9：1一次點(diǎn)計數(shù)循環(huán)訪問一次VRAM、ROM。2）字符計數(shù)器：對一幀的字符列計數(shù)。(80+l)：1一次字符計數(shù)循環(huán)發(fā)一次水平同步信號。3）線計數(shù)器：對一行字符的掃描線計數(shù)。14：1線計數(shù)值提供ROM低位地址。4）行計數(shù)器：對一幀的字符行計數(shù)。(25+m)：1幀頻一次行計數(shù)循環(huán)發(fā)一次垂直同步信號。字符計數(shù)值提供VRAM列地址（低地址）。行計數(shù)值提供VRAM行地址（高地址）。14謝謝你的閱讀2019年11月91）點(diǎn)計數(shù)器：點(diǎn)計數(shù)器字符計數(shù)器線計數(shù)器行計數(shù)器對例.顯示規(guī)格800點(diǎn)×200線、單色（1）APA方式8點(diǎn)200線100字節(jié)設(shè)置幾級計數(shù)器？何時訪問VRAM？何時發(fā)水平、垂直同步信號？8點(diǎn)本章要點(diǎn)：字符、圖形方式下，屏幕顯示與顯存之間的對應(yīng)關(guān)系（顯存內(nèi)容與容量、信息轉(zhuǎn)換、分頻計數(shù)器的設(shè)置與分頻關(guān)系等）。15謝謝你的閱讀2019年11月9例.顯示規(guī)格800點(diǎn)×200線、單色（1）APA方式光柵掃描成像原理1、CRT結(jié)構(gòu)電子槍聚焦系統(tǒng)垂直偏轉(zhuǎn)線圈水平偏轉(zhuǎn)線圈視頻放大掃描偏轉(zhuǎn)電路視頻信號垂直同步水平同步熒光屏電子束視頻信號放大系統(tǒng)，電子槍，掃描偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，熒光屏等幾部分16謝謝你的閱讀2019年11月9光柵掃描成像原理1、CRT結(jié)構(gòu)電子槍聚焦系統(tǒng)垂直水平視頻放大2、掃描方式隨機(jī)掃描：無固定掃描路徑光柵掃描：掃描路徑固定3、光柵的形成水平掃描水平回掃垂直回掃消隱17謝謝你的閱讀2019年11月92、掃描方式隨機(jī)掃描：無固定掃描路徑光柵掃描：掃描路徑固定32）、垂直偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流，使掃描線垂直移動（場掃描）1）、水平偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流，形成水平掃描線（行掃描）Ix正程回掃tIy正程回掃t水平掃描電流垂直掃描電流18謝謝你的閱讀2019年11月92）、垂直偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流，使掃描線垂直移動1）、水平偏fx=Sfy行頻一幀掃描線數(shù)場頻

幀頻不低于25HZ4、頻率關(guān)系一個場掃描鋸齒波內(nèi)完成一幀的行掃描

逐行掃描：一幀一遍掃完：場頻=幀頻

隔行掃描：一幀二遍掃完：場頻=2X幀頻19謝謝你的閱讀2019年11月9fx=Sfy行頻一幀掃描線數(shù)場頻5、一幀畫面的組成

位置（x偏轉(zhuǎn)，y偏轉(zhuǎn)）水平同步，垂直同步

亮度（y調(diào)逃）視頻信號（脈沖串）

顏色：紅、綠、蘭三基色控制

象點(diǎn)6、字符點(diǎn)陣的形成與屏幕組織字符點(diǎn)陣圖形1111111100011000000110000001100000011000000110000001100000011000例：字符T的圖形點(diǎn)陣8X8點(diǎn)陣及對應(yīng)編碼20謝謝你的閱讀2019年11月95、一幀畫面的組成位置（x偏轉(zhuǎn)，y偏轉(zhuǎn)）水平1）、字符發(fā)生器在顯示適配器，產(chǎn)生字符點(diǎn)圖形的器件，核心部分由專用的ROM芯片構(gòu)成。例：2513芯片，64種字符，5X8，則每個字符的點(diǎn)陣占連續(xù)8個單元。存放64種字符需容量為：64X8ROM64X8X5掃描線序號低3位地址字符編碼高6位地址輸出（5位）一個字符的點(diǎn)陣存放在ROM中連續(xù)的8個單元中21謝謝你的閱讀2019年11月91）、字符發(fā)生器在顯示適配器，產(chǎn)生字符點(diǎn)圖形的器件，核心部分11111001000010000100xxxxxx000xxxxxx001xxxxxx010xxxxxx110xxxxxx111掃描線序號ROM字符發(fā)生器000001000110001100011000100100字符T編碼xxxxxx000xxxxxx001xxxxxx010xxxxxx110xxxxxx111字符H編碼22謝謝你的閱讀2019年11月911111001000010000100xxxxxx000x2）、掃描順序：一行所有字符逐線掃描ABCDEFGH…….5條掃描線23謝謝你的閱讀2019年11月92）、掃描順序：一行所有字符逐線掃描ABCDEFGH…….5屏幕顯示和顯示緩沖存儲器的對應(yīng)關(guān)系1、VRAM（顯示緩沖存儲器）的內(nèi)容和容量1）、字符方式：內(nèi)容：一幀字符的編碼

容量：設(shè)分辯率為25X80，一字節(jié)放一字 符編碼，容量=25X80=2KB2）、圖形方式：內(nèi)容：一幀圖形點(diǎn)陣的代碼

容量：設(shè)分辯率為640X200，一位存放一點(diǎn)，容量=640X200/8=16KB3）、間隔如PC機(jī)：字符點(diǎn)陣7X9字符區(qū)9X14橫向間隔2點(diǎn)，縱向間隔5點(diǎn)24謝謝你的閱讀2019年11月9屏幕顯示和顯示緩沖存儲器的對應(yīng)關(guān)系1、VRAM（顯示緩沖存儲2、屬性信息與屬性緩存

字符屬性：閃爍，前景，背景，下劃線屬性緩存容量與字符緩存容量相同下劃線背景顏色閃爍字符顏色7430字符編碼屬性字符編碼屬性VRAM012325謝謝你的閱讀2019年11月92、屬性信息與屬性緩存字符屬性：閃爍，前景，背景，下劃

圖形屬性：顏色，容量與色彩數(shù)量及分辯率相關(guān)分辯率不變：顏色越多，需要的緩存容量越大緩存容量不變：顏色越多，分辯率越低例1：單色，分辨率為800X600，容量為800X600/8=60K例2：四色顯示，分辨率為800X600

容量為800X600/4=120K例3：16色顯示，分辨率為1024X768

容量為1024X768/2=384K26謝謝你的閱讀2019年11月9圖形屬性：顏色，容量與色彩數(shù)量及分辯率相關(guān)例1：單色，3、緩存地址組織屏幕顯示從左至右，從上而下緩存地址安排從低到高1)、字符方式：設(shè)分辯率為：25X80。則顯示緩存中前80個單元中的字符編碼經(jīng)字符發(fā)生器顯示在屏幕的第0行，由此類推。0180279字符編碼屬性字符編碼屬性VRAM0123單元與屏幕位置一一對應(yīng)27謝謝你的閱讀2019年11月93、緩存地址組織屏幕顯示從左至右，從上而下緩存地址安排從低到2)、圖形方式：屏幕上的點(diǎn)由左至右，由上到下對應(yīng)緩存單元從地址碼由低到高的各位。如為單色：一個單元的8位可以對應(yīng)8個象素點(diǎn)如為彩色：則由色彩數(shù)量確定。單色8個象素點(diǎn)VRAM012328謝謝你的閱讀2019年11月92)、圖形方式：屏幕上的點(diǎn)由左至右，由上到下單色8個4、信息的轉(zhuǎn)換1)、字符方式：首先從顯示緩存中取出字符編碼；將字符編碼與CRT控制器提供的掃描時序分別送入字符發(fā)生器地址高端和低端；

取出字符的該掃描線上的點(diǎn)陣代碼，控制顯示VRAMROM移位寄存器字符編碼掃描時序（掃描線序號）一行點(diǎn)陣代碼并視頻信號（串）顯示頭29謝謝你的閱讀2019年11月94、信息的轉(zhuǎn)換1)、字符方式：首先從顯示緩存中取出字

設(shè)字符點(diǎn)陣為5X8，掃描第一線時先取出ROM中字符A在0線上的點(diǎn)陣顯示，再取出字符N在0線上的點(diǎn)陣顯示…..，該線所有字符掃描完成后，又掃描該行所有字符第一線點(diǎn)陣。由此類推…..ANDE…….30謝謝你的閱讀2019年11月9設(shè)字符點(diǎn)陣為5X8，掃描第一線時先取出ROM中字4、信息的轉(zhuǎn)換1)、字符方式：首先從顯示緩存中取出字符編碼；將字符編碼與CRT控制器提供的掃描時序分別送入字符發(fā)生器地址高端和低端；

取出字符的該掃描線上的點(diǎn)陣代碼，控制顯示VRAMROM移位寄存器字符編碼掃描時序（掃描線序號）一行點(diǎn)陣代碼并視頻信號（串）顯示頭31謝謝你的閱讀2019年11月94、信息的轉(zhuǎn)換1)、字符方式：首先從顯示緩存中取出字

設(shè)字符點(diǎn)陣為5X8，掃描第一線時先取出ROM中字符A在0線上的點(diǎn)陣顯示，再取出字符N在0線上的點(diǎn)陣顯示…..，該線所有字符掃描完成后，又掃描該行所有字符第一線點(diǎn)陣。由此類推…..ANDE…….32謝謝你的閱讀2019年11月9設(shè)字符點(diǎn)陣為5X8，掃描第一線時先取出ROM中字VRAMROMA編碼N編碼D編碼A點(diǎn)陣Xxx..x000…..xx…x111B點(diǎn)陣D點(diǎn)陣N點(diǎn)陣Xxx..x000…..xx…x111Xxx..x000…..xx…x111掃描線序號字符編碼移位寄存器并串0005位00133謝謝你的閱讀2019年11月9VRAMROMA編碼N編碼D編碼A點(diǎn)陣Xxx..x000B點(diǎn)2)、圖形方式VRAM移位寄存器象點(diǎn)代碼并視頻信號（串）顯示頭掃描同步5、同步控制7925字符計數(shù)點(diǎn)計數(shù)線計數(shù)行計數(shù)0行24行0列79列1)、字符方式例：分辯率：25X80

字符點(diǎn)陣：7X9

字符區(qū)：9X1434謝謝你的閱讀2019年11月92)、圖形方式VRAM移位寄存器象點(diǎn)代碼并視頻信號（串）顯示消隱點(diǎn)計數(shù)器1234576字符計數(shù)器+11280線計數(shù)器+112行計數(shù)器+119+5消隱22535謝謝你的閱讀2019年11月9消隱點(diǎn)計數(shù)器1234576字符計數(shù)器+11280線12行計數(shù)(1)、點(diǎn)計數(shù)分頻：提供某一線上一個字符所需點(diǎn)的計數(shù)是讀VRAM和ROM的一個依據(jù)，（7+2）：1.(2)、字符計數(shù)分頻：對一行字符數(shù)計數(shù)，（80+l):1.用于產(chǎn)生水平同步（計數(shù)完成后水平回掃）。(3)、線計數(shù)分頻：對一行字符所需掃描線計數(shù)，是讀ROM的一個依據(jù)。（9+5）：1.(4)、行計數(shù)分頻：一幀字符行計數(shù)，（25+M）：1。用于產(chǎn)生垂直同步（計數(shù)完成后垂直回掃）。VRAM的地址由行計數(shù)和字符計數(shù)決定ROM的地址由字符編碼和線計數(shù)決定。36謝謝你的閱讀2019年11月9(1)、點(diǎn)計數(shù)分頻：提供某一線上一個字符所需點(diǎn)的計數(shù)(2)、點(diǎn)計數(shù)器字符計數(shù)器線計數(shù)器點(diǎn)頻(主頻)9：1(80+l)：114：1讀VRAM讀ROM提供緩存(VRAM)列地址(低位地址)發(fā)水平同步提供ROM行地址行計數(shù)器(25+m)：1幀頻提供緩存(VRAM)行地址(高位地址)發(fā)垂直同步2)、圖形方式例：設(shè)分辨率為：640點(diǎn)X200線37謝謝你的閱讀2019年11月9點(diǎn)計數(shù)器字符計數(shù)器線計數(shù)器點(diǎn)頻(主頻)9：1(80+l)：1（1）、點(diǎn)計數(shù)分頻：8：1.（讀VRAM)（2）、字節(jié)計數(shù)分頻：（80+L）：1.(發(fā)水平同步）（3）、線計數(shù)分頻：（200+M）：1.（發(fā)垂直同步）6、顯示控制器的邏輯框圖地址選擇開關(guān)VRAM顯示器控制器ROM移位寄存器視頻信號處理邏輯CPU地址行同步，場同步光標(biāo)等CPU控制信號加亮視頻信號水平同步垂直同步38謝謝你的閱讀2019年11月9（1）、點(diǎn)計數(shù)分頻：8：1.（讀VRAM)（2）、字節(jié)計數(shù)分1)、初始化：預(yù)置顯示方式和顯示格式2）、CPU訪問VRAM，送顯示內(nèi)容3）、顯示器控制器控制同步訪存和屏幕掃描工作過程：計算機(jī)組成原理考研輔導(dǎo)電子科大計算機(jī)系39謝謝你的閱讀2019年11月91)、初始化：預(yù)置顯示方式和顯示格式2）、CPU訪問VRAM總線CPUM

接口I/O設(shè)備建立整機(jī)概念兩個層次兩個方面CPU整機(jī)概念硬件系統(tǒng)整機(jī)概念邏輯組成工作機(jī)制40謝謝你的閱讀2019年11月9總線CPUM接口I/O設(shè)備建立整機(jī)概念兩個主要內(nèi)容：1、CPU（1）邏輯組成寄存器傳送級：微操作控制級：各類指令的流程微命令序列寄存器、ALU設(shè)置，數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)（2）工作機(jī)制指令的執(zhí)行過程微命令序列微命令產(chǎn)生方式時序控制方式：組合邏輯控制微程序控制同步控制41謝謝你的閱讀2019年11月9主要內(nèi)容：1、CPU（1）邏輯組成寄存器傳送級：微操作控制級2、常用運(yùn)算方法規(guī)則

原碼、補(bǔ)碼一位乘法，原碼、補(bǔ)碼不恢復(fù)余數(shù)除法，浮點(diǎn)運(yùn)算法（1）基本概念（2）半導(dǎo)體存儲器的邏輯設(shè)計芯片地址分配、片選邏輯、框圖3、存儲器4、總線（1）基本概念（2）系統(tǒng)總線：信號組成，時序控制方式42謝謝你的閱讀2019年11月92、常用運(yùn)算方法規(guī)則原碼、補(bǔ)碼一位乘法，原碼、補(bǔ)5、接口（1）I/O傳送的控制機(jī)制中斷：基本概念、中斷控制器與接口、中斷過程（2）接口設(shè)計接口組成、擬定命令字和狀態(tài)字格式、擴(kuò)展中斷源6、常用外設(shè)原理（1）鍵盤：鍵碼轉(zhuǎn)換方法（2）CRT顯示器：VRAM與屏幕顯示的對應(yīng)關(guān)系（VRAM內(nèi)容和容量、地址組織、信息轉(zhuǎn)換、同步計數(shù)器的設(shè)置）DMA：基本概念、DMA控制器與接口、DMA過程（軟件掃描）43謝謝你的閱讀2019年11月95、接口（1）I/O傳送的控制機(jī)制中斷：基本概念、中斷控制器（3）打印機(jī)：信息轉(zhuǎn)換、調(diào)用過程（中斷方式）（4）磁盤：信息分布與尋址信息、調(diào)用過程（DMA方式）、速度指標(biāo)和容量指標(biāo)第一章CPU組織1.1邏輯組成（模型機(jī)）1、CPU數(shù)據(jù)通路框圖（寄存器級）2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）寄存器獨(dú)立結(jié)構(gòu)可編程：R0～R3、PC、SP、PSW非編程：C、D、IR、MAR、MBR44謝謝你的閱讀2019年11月9（3）打印機(jī)：信息轉(zhuǎn)換、調(diào)用過程（中斷方式）（4）磁盤：信息（2）ALU部件作為CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送通路的中心。輸入選擇器：選擇操作數(shù)來源ALU：運(yùn)算處理輸出移位器：選擇輸出方式（3）內(nèi)總線單向數(shù)據(jù)總線（ALU總線），實現(xiàn)數(shù)據(jù)分配。（4）與系統(tǒng)總線的連接由MAR、MBR實現(xiàn)連接。45謝謝你的閱讀2019年11月9（2）ALU部件作為CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送通路的中心。輸入選擇器1.2工作機(jī)制用寄存器傳送語言描述指令從讀取到執(zhí)行的整個流程。1.2.1指令流程（寄存器傳送級）擬定流程的關(guān)鍵：清楚了解數(shù)據(jù)通路結(jié)構(gòu)

熟練掌握基本尋址方式1、基本尋址方式（模型機(jī)）寄存器尋址：R寄存器間址：（R）自減型寄存器間址：–(R)、–(SP)(用于入棧操作)自增型寄存器間址：(R)+、(SP)+(用于出棧操作)立即尋址：(PC)+變址：Ｘ(R)相對尋址：Ｘ(PC)46謝謝你的閱讀2019年11月91.2工作機(jī)制用寄存器傳送語言描述指令從讀取到執(zhí)行的整個流程2、思路（2）分清源和目的，確定所采用的尋址方式源在前，目的在后。（3）按周期擬定分步流程（1）了解指令功能，具體完成什么操作MOV：源數(shù)目的地ADD：結(jié)果目的地JMP：轉(zhuǎn)移地址PCRST：返回地址PCJSR：子程序入口PC，并保存返回地址模型機(jī)允許：每一步完成一次從Ｍ讀出，并經(jīng)數(shù)據(jù)通路傳送的操作；或一次經(jīng)數(shù)據(jù)通路傳送的操作；或一次向Ｍ寫入的操作。47謝謝你的閱讀2019年11月92、思路（2）分清源和目的，確定所采用的尋址方式源在前，目的3、例題（1）MOV(SP)+，Ｘ(R1)；（2）MOVＸ(R2)，–(SP)；（3）ADD–(R0)，Ｘ(R3)；（4）NEGR2；（5）JMP(R0)；（6）JSR(R1)+；（7）JMPＸ(PC)；（8）AND(PC)+，Ｘ(PC)；48謝謝你的閱讀2019年11月93、例題（1）MOV(SP)+，Ｘ(R1)；48謝謝你指令流程在微操作級的具體實現(xiàn)。1.2.2微命令序列微命令設(shè)置:（1）數(shù)據(jù)通路操作ALU輸入選擇：R0A、CB、……

ALU功能選擇：加、減、加1、傳送、……

移位功能選擇：左移、右移、直送、……

結(jié)果分配：CPR0、CPR1、CPC、……

（2）訪存操作地址使能EMAR、讀R、寫W（讀/寫R/W）、置入SMBR、置入SIR49謝謝你的閱讀2019年11月9指令流程在微操作級的具體實現(xiàn)。1.2.2微命令序列微命令設(shè)置1.2.2微命令的產(chǎn)生方式1、組合邏輯控制方式（1）基本思想綜合化簡產(chǎn)生微命令的條件，形成相應(yīng)邏輯式，用組合邏輯電路實現(xiàn)。執(zhí)行指令時，由組合邏輯電路（微命令發(fā)生器）在相應(yīng)時間發(fā)出所需微命令，控制有關(guān)操作。（2）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：速度快。缺點(diǎn)：設(shè)計不規(guī)整，結(jié)構(gòu)零亂，不易修改、擴(kuò)充

指令系統(tǒng)功能。（3）應(yīng)用用于高速計算機(jī)及小規(guī)模機(jī)器中。50謝謝你的閱讀2019年11月91.2.2微命令的產(chǎn)生方式1、組合邏輯控制方式（1）基本思2、微程序控制方式（1）基本思想1）將微命令以代碼形式編成微指令，控制一步操作；2）若干微指令編成一段微程序，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令；3）微程序事先存放在控制存儲器（CM）中，執(zhí)行機(jī)器指令時再取出。注意區(qū)分：微指令：機(jī)器指令：產(chǎn)生微命令，控制完成機(jī)器指令功能的一步操作。實現(xiàn)指令系統(tǒng)功能所規(guī)定的一種操作。51謝謝你的閱讀2019年11月92、微程序控制方式（1）基本思想1）將微命令以代碼形式編成微程序：工作程序：包含若干微指令，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令。包含若干機(jī)器指令，完成某一特定任務(wù)。CM：主存：存放微程序，位于CPU內(nèi)。存放工作程序，位于CPU外。（2）優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)規(guī)整，設(shè)計效率高，性價比高，可靠

性高，易于修改、擴(kuò)展指令系統(tǒng)功能。缺點(diǎn)：速度較慢，執(zhí)行效率受影響。（3）應(yīng)用用于速度要求不是很高、功能復(fù)雜的機(jī)器中，特別適用于系列機(jī)。52謝謝你的閱讀2019年11月9微程序：工作程序：包含若干微指令，解釋執(zhí)行一條機(jī)器指令。包含1.2.3時序控制方式掌握定義、特點(diǎn)、應(yīng)用場合。1、同步控制方式（1）定義：各項操作與統(tǒng)一時序信號同步。操作與時序信號的關(guān)系同步控制方式異步控制方式（2）特點(diǎn)：1）有明顯時序時間劃分；3）各步操作的銜接、各部件之間的數(shù)據(jù)傳送受嚴(yán)格同步定時控制。2）時鐘周期（節(jié)拍）時間固定；（3）應(yīng)用場合：用于CPU內(nèi)部、設(shè)備內(nèi)部、總線

操作（各掛接部件速度差異小、傳送

時間確定、傳送距離較近）。53謝謝你的閱讀2019年11月91.2.3時序控制方式掌握定義、特點(diǎn)、應(yīng)用場合。1、同步控2、異步控制方式（2）特點(diǎn)：1）無嚴(yán)格時鐘周期劃分；2）各操作間的銜接、各部件之間的數(shù)據(jù)傳送采取異步應(yīng)答方式。（3）應(yīng)用場合：用于異步總線操作（各掛接部件

速度差異大、傳送時間不確定、傳送

距離較遠(yuǎn)）。（1）定義：各項操作按需要安排不同時間，不受

統(tǒng)一時序約束。主設(shè)備：從設(shè)備：申請并控制總線的設(shè)備。響應(yīng)主設(shè)備請求的設(shè)備。54謝謝你的閱讀2019年11月92、異步控制方式（2）特點(diǎn)：1）無嚴(yán)格時鐘周期劃分；2）各3、同步方式在實際應(yīng)用中的變化（2）總線周期中插入延長周期。（3）同步方式引入異步應(yīng)答。（1）不同指令安排不同時鐘周期數(shù)。（擴(kuò)展同步方式）1.3運(yùn)算方法與運(yùn)算器1.3.1運(yùn)算方法1、原碼一位乘法（1）原碼運(yùn)算操作數(shù)和結(jié)果用原碼表示，絕對值參加運(yùn)算，符號單獨(dú)處理。（2）算法規(guī)則用乘數(shù)末位作判斷位。55謝謝你的閱讀2019年11月93、同步方式在實際應(yīng)用中的變化（2）總線周期中插入延長周期2、補(bǔ)碼一位乘法（1）補(bǔ)碼運(yùn)算操作數(shù)和結(jié)果用補(bǔ)碼表示，符號位參加運(yùn)算。（2）算法規(guī)則乘數(shù)末位設(shè)置附加位，兩位判斷位。3、原碼不恢復(fù)余數(shù)除法算法規(guī)則：根據(jù)余數(shù)的正負(fù)決定上商及下一步操作。4、補(bǔ)碼不恢復(fù)余數(shù)除法算法規(guī)則：根據(jù)余數(shù)與除數(shù)同號或異號決定上商及下一步操作。56謝謝你的閱讀2019年11月92、補(bǔ)碼一位乘法（1）補(bǔ)碼運(yùn)算操作數(shù)和結(jié)果用補(bǔ)碼表示，符6、浮點(diǎn)運(yùn)算加減法運(yùn)算過程：（1）判操作數(shù)是否為0。（3）尾數(shù)加/減（2）對階原則：小階向大階對齊操作：小階增大，尾數(shù)右移（4）結(jié)果規(guī)格化左規(guī)（尾數(shù)絕對值小于1/2）：尾數(shù)左移，階碼-1右規(guī)（尾數(shù)絕對值大于1）：尾數(shù)右移，階碼+11.3.2運(yùn)算器硬件組成57謝謝你的閱讀2019年11月96、浮點(diǎn)運(yùn)算加減法運(yùn)算過程：（1）判操作數(shù)是否為0。（運(yùn)算器全加器串行移位器ALU輸入選擇器ALU部件寄存器并行加法器加法器輸入選擇器進(jìn)位鏈并行分組58謝謝你的閱讀2019年11月9運(yùn)算器全加器串行移位器ALU輸入選擇器ALU部件寄1.4其他基本概念（1）溢出及判斷方法、擴(kuò)展操作碼、地址結(jié)構(gòu)、隱地址、顯地址等顯式I/O指令（2）I/O指令的設(shè)置隱式I/O指令（3）I/O指令的功能擴(kuò)展I/O指令中留有擴(kuò)展余地用通用I/O指令或MOV指令訪問接口中的控制/狀態(tài)寄存器（4）主機(jī)對外設(shè)的尋址方式單獨(dú)編址（為接口寄存器分配端口地址）統(tǒng)一編址（為接口寄存器分配總線地址）59謝謝你的閱讀2019年11月91.4其他基本概念（1）溢出及判斷方法、擴(kuò)展操作碼、地址結(jié)第二章存儲子系統(tǒng)2.1半導(dǎo)體存儲器邏輯設(shè)計

主要解決：芯片的選用、地址分配、片選邏輯、

信號線的連接例1、用SRAM芯片（1K×4位/片）組成4KB存儲器。地址總線A15～A0（低），雙向數(shù)據(jù)總線D7～D0（低），讀/寫信號線R/W。（1）芯片數(shù)：8片（2）存儲空間安排：任意連續(xù)區(qū)間（3）芯片地址分配與片選邏輯：4KB：12位地址A11～A0

哪幾位分配給芯片？哪幾位形成片選邏輯？60謝謝你的閱讀2019年11月9第二章存儲子系統(tǒng)2.1半導(dǎo)體存儲器邏輯設(shè)計主要解

芯片芯片地址片選邏輯1KB1KB1KB1KB（4）邏輯圖A9～A0A9～A0A9～A0A9～A0CS0=A11A10CS1=A11A10CS2=A11A10CS3=A11A10例2、用4KBROM芯片、2K×4位和1K×4位RAM芯片組成7KB存儲器。地址總線A15～A0（低），雙向數(shù)據(jù)總線D7～D0（低），讀/寫信號線R/W。（1）芯片數(shù)：5片連續(xù)區(qū)間，先安排大容量芯片，后安排小容量芯片（2）存儲空間安排：61謝謝你的閱讀2019年11月9芯片芯片地址

芯片芯片地址片選邏輯4KB2KB1KB（4）邏輯圖A11～A0A10～A0A9～A0CS0=A12CS1=A12A11CS2=A12A11A10（3）芯片地址分配與片選邏輯：7KB：13位地址A12～A0例3、存儲器空間分配：ROM區(qū)：2000H

～27FFH

（按字節(jié)編址）RAM區(qū)：2800H

～33FFH選用芯片：EPROM2KB/片RAM2KB/片、1KB/片62謝謝你的閱讀2019年11月9芯片芯片地址

芯片芯片地址片選邏輯2KB2KB1KBA10～A0A10～A0A9～A0CS0=A12A11CS1=A12A11CS2=A12A11A10（3）芯片地址分配與片選邏輯：5KB：13位地址A12～A0ROM區(qū)：2KBRAM區(qū)：3KB（1）計算容量：（2）芯片數(shù)：EPROM1片、RAM2片A15～A13為001即A15A14A1363謝謝你的閱讀2019年11月9芯片芯片地址

芯片芯片地址片選邏輯（2）芯片地址分配與片選邏輯：64KB：16位地址A15～A0例4、主存64KB，其中高地址區(qū)2KB用于I/O空間。選用芯片8KB/片。（1）芯片數(shù)：8片8KB8KB8KB8KB8KBA12～A0A12～A0A12～A0A12～A0A12～A0CS0=A15A14A13CS1=A15A14A13CS2=A15A14A13CS6=A15A14A13CS7=A15A14A13A12A1164謝謝你的閱讀2019年11月9芯片芯片地址2.2基本概念1、存儲原理SRAM：利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器內(nèi)部交叉反饋存儲信息。DRAM：利用電容存儲電荷存儲信息。2、動態(tài)刷新（1）定義：按所存信息定期向電容補(bǔ)充電荷。（2）方式：按行讀一遍。（3）刷新周期安排方式集中刷新、分散刷新、異步刷新65謝謝你的閱讀2019年11月92.2基本概念1、存儲原理SRAM：利用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器內(nèi)部交（1）隨機(jī)存取方式3、存取方式1）可按地址直接訪問任一單元；

2）訪問時間與單元地址無關(guān)。

訪問時按順序查找，訪問時間與數(shù)據(jù)所在位置有關(guān)。（2）順序存取方式（3）直接存取方式

訪問時先直接指向一個小區(qū)域，再按順序查找，訪問時間與數(shù)據(jù)所在位置有關(guān)。66謝謝你的閱讀2019年11月9（1）隨機(jī)存取方式3、存取方式1）可按地址第三章I/O子系統(tǒng)3.1總線與接口的基本概念3.1.1總線1、定義：一組能為多個部件分時共享的公共信息

傳送線路。1）CPU內(nèi)總線：CPU芯片內(nèi)寄存器和算邏部件之間互連的總線。（1）按功能分類2、分類2）部件內(nèi)總線：插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線。3）系統(tǒng)總線：計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間或各插件板之間互連的總線。67謝謝你的閱讀2019年11月9第三章I/O子系統(tǒng)3.1總線與接口的基本概念3.1.4）外總線：計算機(jī)系統(tǒng)之間，或計算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的總線。（2）按時序控制方式分類1）同步總線：由控制模塊提供統(tǒng)一的同步時序信號控制總線傳送操作。（3）按數(shù)據(jù)傳送格式分類2）異步總線：不采用統(tǒng)一時鐘周期劃分，根據(jù)傳送的實際需要決定總線周期長短，以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作。3）擴(kuò)展同步總線：以時鐘周期為時序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時鐘數(shù)可變。68謝謝你的閱讀2019年11月94）外總線：計算機(jī)系統(tǒng)之間，或計算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的1）并行總線：同時傳送各位信息。2）串行總線：分時逐位傳送各位信息。3.系統(tǒng)總線的信號組成電源線、地址線、數(shù)據(jù)線、控制線復(fù)位……時序：時鐘、定時、應(yīng)答數(shù)傳控制：M讀/寫、IO讀/寫中斷請求、響應(yīng)總線請求、響應(yīng)3.1.2接口1.定義：泛指兩個設(shè)備（硬、軟）之間的連接部件2、分類69謝謝你的閱讀2019年11月91）并行總線：同時傳送各位信息。2）串行總線：分時逐位傳送各(1)按數(shù)據(jù)傳送格式劃分1）并行接口接口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送數(shù)據(jù)。2）串行接口接口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。(2)按時序控制方式劃分1）同步接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時序信號控制。2）異步接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。70謝謝你的閱讀2019年11月9(1)按數(shù)據(jù)傳送格式劃分1）并行接口接口與系統(tǒng)總線、接口與外(3)按I/O傳送控制方式劃分1）直接程序傳送接口2）中斷接口3）DMA接口（可采用查詢方式）（可插入中斷作DMA善后處理）3.2I/O傳送控制機(jī)制3.2.1程序中斷方式1、定義及應(yīng)用（1）定義CPU暫時中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行為某個隨機(jī)事態(tài)服務(wù)的中斷處理程序。處理完畢后自動恢復(fù)原程序的執(zhí)行。71謝謝你的閱讀2019年11月9(3)按I/O傳送控制方式劃分1）直接程序傳送接口2）中斷接（2）實質(zhì)程序切換時間：一條指令結(jié)束時切換。方法：保存斷點(diǎn)、現(xiàn)場；恢復(fù)現(xiàn)場、

返回斷點(diǎn)。（3）特點(diǎn)隨機(jī)性隨機(jī)發(fā)生的事態(tài)有意調(diào)用，隨機(jī)請求與處理的事態(tài)隨機(jī)插入的事態(tài)（4）應(yīng)用控制中、低速I/O操作。處理復(fù)雜隨機(jī)事態(tài)。72謝謝你的閱讀2019年11月9（2）實質(zhì)程序切換時間：一條指令結(jié)束時切換。方法：保存斷點(diǎn)、2、中斷服務(wù)程序入口地址的獲?。?）向量中斷方式將服務(wù)程序入口地址(中斷向量)組織在中斷向量表中；響應(yīng)中斷時，由硬件直接產(chǎn)生對應(yīng)于中斷源的向量地址，訪問向量表，取得相應(yīng)服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)入服務(wù)程序。中斷向量：服務(wù)程序入口地址、服務(wù)程序狀態(tài)字中斷向量表：存放中斷向量的存儲區(qū)向量地址：訪問向量表的地址（指向中斷向量的首址）73謝謝你的閱讀2019年11月92、中斷服務(wù)程序入口地址的獲取（1）向量中斷方式將服務(wù)程序入（2）非向量中斷方式將服務(wù)程序入口組織在查詢程序中；CPU響應(yīng)時執(zhí)行查詢程序，確定中斷源，轉(zhuǎn)入相應(yīng)服務(wù)程序。3、中斷接口功能模型（1）寄存器選擇：對接口寄存器尋址。（2）命令字寄存器：接收CPU發(fā)向外設(shè)的命令。（3）狀態(tài)字寄存器：反映設(shè)備和接口的運(yùn)行狀態(tài)。（4）數(shù)據(jù)緩沖器：傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)緩沖。74謝謝你的閱讀2019年11月9（2）非向量中斷方式將服務(wù)程序入口組織在查詢程序中；CPU響（5）控制邏輯請求信號產(chǎn)生邏輯電平轉(zhuǎn)換邏輯針對設(shè)備特性的邏輯串-并轉(zhuǎn)換邏輯(串口)（6）公用中斷控制器：接收外設(shè)請求，屏蔽、判優(yōu)，送出公共請求；接收中斷批準(zhǔn)，送出中斷號（中斷類型碼）或向量地址。75謝謝你的閱讀2019年11月9（5）控制邏輯請求信號產(chǎn)生邏輯電平轉(zhuǎn)換邏輯針對設(shè)備特性的邏輯4、中斷全過程（主機(jī)與外設(shè)交換信息）（1）初始化：設(shè)置接口和中斷控制器工作方式，送屏蔽字，送中斷號。（2）發(fā)啟動命令(送命令字)，啟動設(shè)備。（3）設(shè)備完成工作，申請中斷。（4）中斷控制器匯集各請求，經(jīng)屏蔽、判優(yōu)，形成中斷號，并向CPU送公共請求INT。（5）CPU響應(yīng)，發(fā)批準(zhǔn)INTA。并關(guān)中斷、保存斷點(diǎn)。（6）中斷控制器送出中斷號。（7）CPU執(zhí)行中斷隱指令操作（將中斷號轉(zhuǎn)換為向

量地址，查向量表，取入口），進(jìn)入服務(wù)程序。76謝謝你的閱讀2019年11月94、中斷全過程（主機(jī)與外設(shè)交換信息）（1）初始化：設(shè)置接口和（9）返回原程序（返回前開中斷）。單級中斷（8）CPU執(zhí)行服務(wù)程序，進(jìn)行中斷處理（交換數(shù)據(jù)）多重中斷注意屏蔽技術(shù)的兩個應(yīng)用動態(tài)改變優(yōu)先級實現(xiàn)多重中斷5、中斷接口設(shè)計設(shè)計關(guān)鍵：通用機(jī)如何針對設(shè)備的多樣性、特殊

性發(fā)出具體命令。（1）命令字、狀態(tài)字格式的擬定（2）中斷源的擴(kuò)展解決：77謝謝你的閱讀2019年11月9（9）返回原程序（返回前開中斷）。單級中斷（8）CPU執(zhí)行服例、某機(jī)需擴(kuò)展兩個外中斷源。CPU發(fā)向兩設(shè)備的命令字包括啟動、停止、讀、寫等，設(shè)備狀態(tài)包括忙、完成、故障等。兩設(shè)備共用一個中斷類型碼（IRQ2）。設(shè)計接口，要求兩設(shè)備能同時啟動，并行工作。（1）接口組成兩設(shè)備共用一個接口，設(shè)置一個命令字（分兩段），一個狀態(tài)字（分兩段），兩個緩沖器。（2）命令字、狀態(tài)字格式（3）擴(kuò)展方法：向量中斷+非向量中斷方式兩設(shè)備公共請求送IRQ2。若IRQ2被響應(yīng)，則轉(zhuǎn)入IRQ2服務(wù)程序，在該程序中設(shè)置有兩設(shè)備服務(wù)程序入口。IRQ2服務(wù)程序查詢狀態(tài)字（先查詢的設(shè)備優(yōu)先級高），轉(zhuǎn)相應(yīng)中斷處理。78謝謝你的閱讀2019年11月9例、某機(jī)需擴(kuò)展兩個外中斷源。CPU發(fā)向兩設(shè)備的命令字包括啟動3.2.2DMA方式1、定義及應(yīng)用直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I/O間的數(shù)據(jù)傳送，傳送期間不需CPU程序干預(yù)。（1）定義注意：1)I/O與主存，而不是I/O與CPU或I/O與主機(jī)交換數(shù)據(jù)。2)直接依靠硬件傳送，而不是執(zhí)行程序傳送。3)傳送前的初始化和傳送結(jié)束處理，需CPU執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)。用于高速、簡單、批量數(shù)據(jù)傳送。（2）應(yīng)用79謝謝你的閱讀2019年11月93.2.2DMA方式1、定義及應(yīng)用直接依靠硬件實現(xiàn)主存與I2、DMA控制器與接口（1）DMA控制器功能1）接收初始化信息（傳送方向、主存首址、交換量）。2）接收接口的DMA請求（DREQ），向CPU申請總線（HRQ）。3）接收CPU的總線響應(yīng)（HLDA），向接口發(fā)回DMA應(yīng)答（DACK）。4）接管總線