Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Vũ Thị Lưu

Chia sẻ: Khánh Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:49

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 Hệ thống vào-ra, cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về hệ thống vào-ra; Các phương pháp điều khiển vào-ra; Nối ghép thiết bị ngoại vi; Các cổng vào-ra thông dụng trên PC. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Vũ Thị Lưu

Chương 6 HỆ THỐNG VÀO-RA
Nội dung chương 6 6.1. Tổng quan về hệ thống vào-ra 6.2. Các phương pháp điều khiển vào-ra 6.3. Nối ghép thiết bị ngoại vi 6.4. Các cổng vào-ra thông dụng trên PC Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.2
6.1. Tổng quan về hệ thống vào-ra 1. Giới thiệu chung  Chức năng của hệ thống vào-ra: Trao đổi thông tin giữa máy tính với thế giới bên ngoài  Các thao tác cơ bản:  Vào dữ liệu (Input)  Ra dữ liệu (Output)  Các thành phần chính  Các thiết bị ngoại vi  Các môđun vào-ra Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.3
Đặc điểm của vào-ra  Tồn tại đa dạng các thiết bị ngoại vi (TBNV) khác nhau về:  Nguyên tắc hoạt động  Tốc độ  Khuôn dạng dữ liệu  Tất cả các TBNV đều chậm hơn CPU và RAM  Cần có các môđun vào-ra để nối ghép các TBNV với CPU và bộ nhớ chính Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.4
2. Các TBNV  Chức năng: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài máy tính  Phân loại:  TBNV giao tiếp người-máy: chuột, bàn phím, màn hình, máy in,…  TBNV giao tiếp máy-máy: gồm các thiết bị theo dõi và kiểm tra  TBNV truyền thông:  modem (modulator/demodulator),  Network Interface Card (NIC, card mạng) Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.5
Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.6
Cấu trúc chung của TBNV đệm dữ liệu khi chuyển đổi dữ liệu giữa bên truyền giữa ngoài và bên trong máy tính môđun vào-ra và TBNV Dữ liệu đến/từ Dữ liệu đến/từ môđun vào-ra Bộ chuyển bên ngoài Bộ đệm đổi tín hiệu dữ liệu (Transducer) điều khiển hoạt Tín hiệu động của TBNV điều khiển Đáp ứng theo yêu cầu từ môđun Khối logic điều khiển vào-ra Tín hiệu trạng thái Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.7
3. Môđun vào-ra  Chức năng:  Điều khiển và định thời  Trao đổi thông tin với CPU  Trao đổi thông tin với TBNV  Đệm giữa bên trong máy tính với TBNV  Phát hiện lỗi của TBNV Môđun CPU TBNV vào-ra Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.8
Cấu trúc chung của môđun vào-ra Dữ liệu Các đường Thanh Cổng dữ liệu ghi Bus dữ liệu bên trong nối Điều khiển đệm ghép đệm dữ liệu dữ liệu vào-ra trong quá trình Trạng thái trao đổi kết nối với TBNV, lưu giữ thông tin mỗi cổng có một Thanh ghi địa chỉ xác định trạng thái/điều trạng thái/điều khiển khiển cho các cổng Dữ liệu vào-ra Cổng Các đường địa chỉ nối Điều khiển Khối logic ghép điều khiển vào-ra Các đường Trạng thái điều khiển Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.9
4. Các phương pháp địa chỉ hóa cổng vào-ra a. Không gian địa chỉ của bộ xử lý Không gian địa chỉ bộ nhớ N bit  Một số bộ xử lý chỉ quản lý 000...000 một không gian địa chỉ 000...001 000...010 duy nhất, gọi là không 000...011 000...100 gian địa chỉ bộ nhớ. . 000...101 .  N bit địa chỉ  có 2N địa chỉ .  Ví dụ: các bộ xử lý 680x0 . của Motorola . . 111...111 Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.10
Không gian địa chỉ của bộ xử lý (tiếp)  Một số bộ xử lý quản lý hai không gian địa chỉ tách biệt  Không gian địa chỉ bộ nhớ: 2N địa chỉ  Không gian địa chỉ vào-ra: 2N1 địa chỉ Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.11
Hai không gian địa chỉ tách biệt của bộ xử lý Không gian Không gian địa chỉ bộ nhớ N bit địa chỉ vào-ra N1 bit 000...000 00...00 000...001 00...01 000...010 00...10 000...011 00...11 000...100 . . 000...101 . . . . . . . 11...11 . . . 111...111 Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.12
Hai không gian địa chỉ tách biệt của bộ xử lý (tiếp)  Đặc điểm của bộ xử lý có hai không gian địa chỉ:  Có tín hiệu điều khiển phân biệt truy nhập không gian địa chỉ bộ nhớ hay không gian địa chỉ vào-ra  Tập lệnh có các lệnh vào-ra chuyên dụng (IN, OUT)  Ví dụ: Các bộ xử lý 80x86 và Pentium (Intel)  Pentium  Không gian địa chỉ bộ nhớ = 232 byte = 4 GB  Không gian địa chỉ vào-ra = 216 byte = 64 KB  Tín hiệu điều khiển: M/IO  Hai lệnh vào-ra chuyên dụng: IN, OUT Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.13
b. Các phương pháp địa chỉ hóa cổng vào-ra  Vào-ra theo bản đồ bộ nhớ (Memory mapped IO)  Vào-ra riêng biệt (Isolated IO hay IO mapped IO) Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.14
Bảng so sánh 2 loại Vào-ra theo bản đồ bộ nhớ và riêng biệt  Cổng vào-ra được đánh  Cổng vào-ra được đánh địa địa chỉ theo không gian chỉ theo không gian địa chỉ địa chỉ bộ nhớ vào-ra riêng biệt  Vào-ra giống như đọc/ghi  CPU trao đổi dữ liệu với bộ nhớ cổng vào-ra thông qua các  CPU trao đổi dữ liệu với lệnh vào-ra chuyên dụng cổng vào-ra thông qua (IN, OUT) các lệnh truy nhập dữ liệu bộ nhớ  Chỉ có thể thực hiện trên các  Có thể thực hiện trên mọi hệ thống có không gian địa hệ thống chỉ vào-ra riêng biệt Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.15
Nội dung chương 6 6.1. Tổng quan về hệ thống vào-ra 6.2. Các phương pháp điều khiển vào-ra 6.3. Nối ghép thiết bị ngoại vi 6.4. Các cổng vào-ra thông dụng trên PC Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.16
6.2. Các phương pháp điều khiển vào-ra  Vào-ra bằng chương trình (Programmed IO)  Vào-ra điều khiển bằng ngắt (Interrupt Driven IO)  Truy nhập bộ nhớ trực tiếp – DMA (Direct Memory Access) Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.17
1. Vào-ra bằng chương trình  Nguyên tắc chung: CPU điều khiển trực tiếp vào-ra bằng chương trình  Kiểm tra trạng thái của TBNV  Phát tín hiệu điều khiển đọc/ghi  Trao đổi dữ liệu Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.18
Lưu đồ chương trình Đọc trạng thái của môđun vào-ra Môđun vào-ra N có sẵn sàng? Y Trao đổi dữ liệu với môđun vào-ra Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.19
Hoạt động của vào-ra bằng chương trình  CPU yêu cầu thao tác vào-ra  Môđun vào-ra thực hiện thao tác  Môđun vào-ra thiết lập các bit trạng thái  CPU kiểm tra các bit trạng thái:  Nếu chưa sẵn sàng thì quay lại kiểm tra  Nếu sẵn sàng thì chuyển sang trao đổi dữ liệu với môđun vào-ra Bài giảng Kiến trúc máy tính 6.20