zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Công Nghệ Thông Tin

» Phần cứng

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 8: Hệ thống vào/ra – Các phương pháp điều khiển vào/ra – Ghép nối máy tính với thiết bị ngoại vi

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:46

Báo xấu

38
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 8: Hệ thống vào/ra – Các phương pháp điều khiển vào/ra – Ghép nối máy tính với thiết bị ngoại vi, chương này trình bày về giới thiệu hệ thống vào/ra (I/O system); thiết bị ngoại vi; cấu trúc của I/O module; các thành phần của I/O module; các phương pháp địa chỉ hóa cổng I/O; các phương pháp điều khiển I/O;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 8: Hệ thống vào/ra – Các phương pháp điều khiển vào/ra – Ghép nối máy tính với thiết bị ngoại vi

HỆ THỐNG VÀO/ RA – CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO/RA – GHÉP NỐI MÁY TÍNH VỚI THIẾT BỊ NGOẠI VI VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GÒN Email: trinhtandat@sgu.edu.vn Website: https://sites.google.com/site/ttdat88
HỆ THỐNG VÀO/RA: GIỚI THIỆU CHUNG • Hệ thống vào/ra (I/O system) là thành phần quan trọng thứ ba (bao gồm CPU và bộ nhớ) trong hệ thống máy tính. • Là một phương tiện hiệu quả để nhận đầu vào và cung cấp đầu ra cho hệ thống máy tính. • Là một giao diện chứa các logic để kết nối các hàm giữa thiết bị ngoại vi và hệ thống bus. • Lưu ý: Nguyên nhân dẫn đến việc các thiết bị ngoại vi không kết nối trực tiếp với hệ thống bus: o Truyền tải lượng dữ liệu khác nhau + tốc độ khác nhau + nhiều định dạng. o Tốc độ truyền tải dữ liệu của thiết bị ngoại vi chậm hơn hoặc nhanh hơn so với CPU và RAM ➔ khó tương thích, không thực tế. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
HỆ THỐNG VÀO/RA: GIỚI THIỆU CHUNG Mô hình chung của hệ thống vào/ra Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
THIẾT BỊ NGOẠI VI • Chức năng: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài máy tính. • Phân loại: o Thiết bị ngoại vi giao tiếp người - máy: bàn phím, màn hình, máy in,…. o Thiết bị ngoại vị giap tiếp máy – máy: gồm các thiết bị theo dõi và kiểm tra. o Thiết bị ngoại vi truyền thông: Modem, Network Interface Card (NIC). Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
THIẾT BỊ NGOẠI VI - THÀNH PHẦN • Bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi dữ liệu giữa bên ngoài và bên trong máy tính. • Bộ đệm dữ liệu: đệm dữ liệu khi truyền giữa module vào/ra và thiết bị ngoại vi. • Khối logic điều khiển: điều khiển hoạt động của thiết bị ngoại vi đáp ứng theo yêu cầu từ module vào/ra Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
I/O MODULE: CÁC CHỨC NĂNG • Các chức năng chính hoặc cần thiết của I/O bao gồm: o Điều khiển và định giờ (control and timing). o Giao tiếp giữa các bộ xử lý (processor communication). o Giao tiếp giữa các thiết bị (device communication). o Đệm dữ liệu (data buffering). o Nhận biết lỗi (error detection). Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CHỨC NĂNG: ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐỊNH GIỜ • Cần thiết: định vị dòng truyền tải dữ liệu giữa tài nguyên bên trong và các thiết bị ngoại vi. • Ví dụ: Các bước để điều khiển việc truyền tải dữ liệu từ thiết bị ngoại vi vào bộ xử lý 1. Bộ xử lý sẽ tra hỏi trong I/O để kiểm tra trạng thái của thiết bị kết nối. 2. I/O trả về trạng thái của thiết bị kết nối. 3. Nếu thiết bị kết nối sẵn sàng hoạt động và truyền tải ➔ Bộ xử lý yêu cầu truyền tải dữ liệu  Bộ xử lý ra lệnh cho I/O. 4. I/O nhận một đơn vị dữ liệu (8 bits, 16 bits,…) từ thiết bị ngoại vi. 5. Dữ liệu được truyền tải dữ liệu từ thiết bị ngoại vi vào bộ xử lý. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CHỨC NĂNG: GIAO TIẾP GIỮA CÁC BỘ XỬ LÝ • Giải mã lệnh: I/O nhận các lệnh từ bộ xử lý, điển hình là gửi tín hiệu trên bus điều khiển. Ví dụ: đĩa từ. • Dữ liệu: Dữ liệu được truyền tải giữa bộ xử lý và I/O thông qua bus dữ liệu. • Báo cáo trạng thái: vì tốc độ của các thiết bị chậm ➔ Cần quan tâm đến trạng thái của I/O đang sẵn sàng hay đang bận. • Nhận dạng địa chỉ: tương tự như việc bộ nhớ có địa chỉ ➔ mỗi thiết bị I/O cũng cần địa chỉ. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CHỨC NĂNG: GIAO TIẾP GIỮA CÁC THIẾT BỊ Sơ đồ khối của thiết bị ngoại vi Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CHỨC NĂNG: ĐỆM DỮ LIỆU • Cần thiết: đảm bảo tốc độ truyền tải nhanh và tương thích giữa bộ xử lý và thiết bị ngoại vi. Ví dụ như hình trên. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CHỨC NĂNG: NHẬN BIẾT LỖI • I/O chịu trách nhiệm cho việc nhận biết lỗi và gửi báo cáo các lỗi về cho bộ xử lý. • Một lớp các lỗi liên quan đến máy móc và trục trặc điện được gửi từ thiết bị sẽ qua I/O gửi về bộ xử lý. • Một lớp khác bao gồm các lỗi không chủ ý thay đổi các mẫu bit (trong việc truyền tải dữ liệu từ thiết bị đến I/O). Lỗi này có thể kiểm tra bằng cách thêm các bit chẵn, lẻ. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CẤU TRÚC CỦA I/O MODULE Sơ đồ khối của I/O MODULE Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CÁC THÀNH PHẦN CỦA I/O MODULE • Thanh ghi đệm dữ liệu: đệm dữ liệu trong quá trình trao đổi. • Các cổng I/O (I/O port): kết nối với thiết bị ngoại vi, mỗi cổng có một địa chỉ xác định. • Thanh ghi trạng thái/điều khiển: lưu giữ thông tin trạng thái/điều khiển cho các cổng I/O. • Khối logic điều khiển: điều khiển I/O module. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHỈ HÓA CỔNG I/O • I/O riêng biệt (Isolated I/O hay mapped I/O): o Cổng I/O được đánh địa chỉ theo không gian địa chỉ I/O. o CPU trao đổi dữ liệu với cổng I/O thông qua các lệnh I/O chuyên dụng (IN, OUT). o Chỉ có thể thực hiện trên các hệ thống có quản lý không gian địa chỉ I/O riêng biệt. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỊA CHỈ HÓA CỔNG I/O • I/O theo bản đồ bộ nhớ (Memory mapped I/O): o Cổng I/O được đánh địa chỉ theo không gian địa chỉ bộ nhớ. o I/O giống như đọc/ghi bộ nhớ. o CPU trao đổi dữ liệu với cổng I/O thông qua các lệnh truy nhập dữ liệu bộ nhớ. o Có thể thực hiện trên mọi hệ thống. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN I/O • Bằng chương trình (Programmed I/O). • Bằng chương trình Ngắt (Interrupt Driven I/O). • Truy nhập bộ nhớ trực tiếp (Direct Memory Access – DMA). Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN I/O Ba phương pháp điều khiển I/O Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
PROGRAMMED I/O – TỔNG QUAN • I/O Module thi hành các hành động được yêu cầu từ bộ xử lý (khi bộ xử lý thực thi chương trình và bắt gặp lệnh của I/O) và thiết lập các bits phù hợp trong thanh ghi trạng thái I/O. • I/O module sẽ không gửi tín hiệu thông báo và ngắt bộ xử lý. Thay vào đó, bộ xử lý sẽ là thành phần kiểm tra trạng thái của I/O cho đến khi hành động đó thành công. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
PROGRAMMED I/O – CÁC TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN • Tín hiệu điều khiển (control): kích hoạt thiết bị ngoại vi. • Tín hiệu kiểm tra (test): kiểm tra trạng thái của I/O module và thiết bị ngoại vi. • Tín hiệu điều khiển đọc (read): yêu cầu I/O module nhận dữ liệu từ thiết bị ngoại vi và đưa vào thanh ghi đệm dữ liệu, rồi CPU nhận dữ liệu đó. • Tín hiệu điều khiển ghi (write): yêu cầu I/O momdule lấy dữ liệu trên bus dữ liệu đưa đến thanh ghi đệm dữ liệu và chuển đến thiết bị ngoại vi. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính
PROGRAMMED I/O – CÁC LỆNH I/O • I/O riêng biệt: Sử dụng các lệnh vào ra chuyên dụng: o IN o OUT. • I/O theo bản đồ bộ nhớ: o Sử dụng các câu lệnh trao đổi dữ liệu với bộ nhớ. Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.