Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 (Giao diện bộ xử lý với I/O)

10/12/2017<br /> <br /> Bộ xử lí dùng 2 cách để liên lạc với các bộ phận vào ra:<br /> + cách thứ nhất: cách này thường được sử dụng, là cách dùng một vùng<br /> địa chỉ của bộ nhớ làm vùng địa chỉ của các ngoại vi. Khi đọc hay viết vào vùng địa<br /> chỉ này của bộ nhớ là liên hệ đến các ngoại vi.<br /> <br /> Cấu trúc hệ thống vào ra<br /> <br /> 1<br /> <br /> 10/12/2017<br /> <br /> Tất cả các thiết bị ngoại vi đều chậm hơn CPU và RAM. Vì<br /> vậy cần có các mô-đun vào ra nối ghép các thiết bị ngoại vi<br /> với CPU và bộ nhớ chính.<br /> <br /> Mô-đun vào ra:<br /> Chức năng:<br /> Điều khiển và định thời.<br /> Trao đổi thông tin với CPU.<br /> Trao đổi thông tin với các thiết bị ngoại vi.<br /> Đệm giữa bên trong máy tính với các thiết<br /> bị ngoại vi.<br /> Phát hiện lỗi của các thiết bị ngoại vi.<br /> <br /> Cấu trúc chung của mô-đun vào ra<br /> <br /> 2<br /> <br /> 10/12/2017<br /> <br /> Các thành phần của mô-đun vào ra:<br /> Thanh ghi đệm dữ kiệu: đệm dữ liệu trong quá trình<br /> trao đổi.<br /> Các cổng vào ra (I/O port): kết nối các thiết bị ngoại<br /> vi, mỗi cổng có một địa chỉ xác định.<br /> Thanh ghi trạng thái/điều khiển: lưu giữ thông tin<br /> trạng thái/điều khiển cho các cổng vào ra.<br /> Khối logic điều khiển: điều khiển các mô-đun vào ra.<br /> <br /> Kết nối CPU<br /> CPU phát địa chỉ đến bộ nhớ hay mô-đun vào ra.<br /> Đọc lệnh và dữ kiệu.<br /> Đưa dữ liệu ra sau khi xử lí.<br /> Phát tín hiệu điều khiển đến mô-đun nhớ hay mô-đun vào<br /> ra.<br /> Nhận tín hiệu ngắt.<br /> <br /> 3<br /> <br /> 10/12/2017<br /> <br /> + Cách thứ hai, dùng mã lệnh riêng biệt cho vào/ra (tức là<br /> có các lệnh vào/ra riêng, không trùng với lệnh đọc hay viết<br /> vào ô nhớ).<br /> <br /> Trong đó có 2 phương pháp chính để liên<br /> lạc:<br /> Dùng phương pháp thăm dò (polling)<br /> Dùng yêu cầu ngắt IRQ (Interrupt<br /> ReQuest)<br /> Dùng bộ xử lí DMA (Direct Memory<br /> Access)<br /> <br /> Bộ xử lý phát sinh một lệnh I/O đến các đơn vị I/O, sau đó,<br /> nó chờ trong trạng thái "busy" cho đến khi thao tác này<br /> hoàn tất trước khi tiếp tục xử lý.<br /> <br /> Bộ xử lý phát sinh một lệnh I/O đến các đơn vị I/O, sau<br /> đó, nó tiếp tục việc xử lí cho tới khi nhận được một ngắt<br /> từ đơn vị I/O báo là đã hoàn tất, nó tạm ngưng việc xử lý<br /> hiện tại để chuyển qua xử lí ngắt.<br /> <br /> 4<br /> <br /> 10/12/2017<br /> <br /> DMA là một kỹ thuật chuyển dữ liệu nhanh từ một card thiết bị<br /> tới bộ nhớ, từ bộ nhớ ra card thiết bị, hoặc trong một vài<br /> trường hợp từ một vị trí trong bộ nhớ tới một vị trí khác. Việc<br /> chuyển theo DMA rất quan trọng vì nó không yêu cầu đến sự<br /> thực thi của CPU. Chuyển theo DMA được thực hiện bằng cách<br /> lập trình một chip có tên là bộ điều khiển DMA (gọi ngắn gọn là<br /> DMAC), chip đó nằm trên bo mạch hệ thống của mọi máy PC.<br /> Mỗi lần bộ điều khiển được khởi động và quá trình chuyển dữ<br /> liệu bắt đầu, CPU được tự do và làm việc khác trong khi DMAC<br /> tiếp tục thực hiện chuyển dữ liệu<br /> <br /> 5<br /> <br />