计算机组成原理第五章-10年讲述.ppt

第五章 输入输出系统 5.2 I/O 接 口 5.3 程序查询方式 5.4 程序中断方式 5.5 DMA 方式 * 8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。 其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 5.5 DMA方式 5.4 程序中断方式 5.3 程序查询方式 5.2 I/O接口 5.1 概述 5.1 概 述 一、输入输出系统的发展概况 1. 早期 分散连接 CPU 和 I/O 串行 工作 程序查询方式 2. 接口模块和 DMA 阶段 总线连接 CPU 和 I/O 并行 工作 3. 具有通道结构的阶段 4. 具有 I/O 处理机的阶段 中断方式 DMA 方式 5.1 一、概述 为什么要设置接口？ 1. 实现设备的选择 2. 实现数据缓冲达到速度匹配 4. 实现电平转换 5. 传送控制命令 6. 反映设备的状态（“忙”、“就绪”、“中断请求”） 3. 实现数据串 并格式转换 5.2 I/O 接 口 I/O 设 备 CPU 端口和接口的区别 I/O接口指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的软件控制。 指接口电路中的一些寄存器 若干个端口加上相应的控制逻辑组成接口 二、接口的功能和组成 (1) 设备选择线 (2) 数据线 (3) 命令线 (4) 状态线 I/O 接口 设备 I/O 接口 设备 数据线 命令线 状态线 I/O总线 设备选择线 总线连接方式的 I/O 接口电路 5.2 2. 接口的功能和组成 功能 组成 选址功能 传送命令的功能 传送数据的功能 反映设备状态的功能 设备选择电路 命令寄存器 命令译码器 数据缓冲寄存器（DBR） 设备状态标记 完成触发器 D 工作触发器 B 中断请求触发器 INTR 屏蔽触发器 MASK 5.2 I/O 接口的基本组成 命令寄存器 和命令译码器 设备选择 电路 设备状态 标记 数据缓冲 寄存器DBR 控制逻辑电路 I/O接口 外 部 设 备 数据线 命令 状态 数据线 命令线 状态线 CPU 地址线 5.2 三、接口类型 并行接口 串行接口 可编程接口 不可编程接口 通用接口 专用接口 1. 按数据 传送方式 分类 2. 按功能 选择的灵活性 分类 3. 按 通用性 分类 4. 按数据传送的 控制方式 分类 中断接口 DMA 接口 Intel 8255 Intel 8251 Intel 8255、 Intel 8251 Intel 8212 Intel 8255、 Intel 8251 Intel 8279、 Intel 8275 Intel 8259 Intel 8257 5.2 CPU 和 I/O 串行工作 踏步等待 CPU读I/O状态 检查状态 未准备就绪 出错 从I/O接口中读 一个字到CPU 从CPU向主存 写入一个字 CPU向I/O发 读指令 CPU读I/O状态 检查状态 完成否 未准备就绪 现行程序 是 出错 已准备就绪 否 5.3 一、程序查询流程 由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已经做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。 程序流程 设置内存缓冲区首址 设置计数器 启动外设 传送一个数据 修改内存地址 修改计数值 结束I/O传送 准备好？ 传送完？ 未完 是 完 否 5.3 ② 设备选择电路 DBR Q Q 数据线 准备就绪 启动命令 地址线 SEL 输入数据 启动设备 设备工作 结束 ① ③ ④ ⑤ ⑥ D B 二、程序查询方式的接口电路 ① ② ③ ⑤ ⑥ 1 0 1 0 ④ 以输入为例 5.3 I/O 工作 CPU 不查询 CPU 暂停现行程序 自身准备 与主机交换信息 CPU 和 I/O 并行工作 启动 I/O 现行程序 … …… 中断服务程序 K K+1 … 没有踏步等待现象 中断现行程序 5.4 CPU 向 I/O 发读指令 CPU 读 I/O 状态 检查状态 完成否？ CPU 做其他事情 I/O 设备工作 准备就绪 CPU I/O 从 CPU 向主存写入一个字 CPU 主存 从 I/O 接口中读一个字到CPU I/O CPU 中断请求 I/O CPU 出错 是 否 未错 5.4 一、程序中断方式流程 中断服务程序 中断服务程序 入口1 入口2 1 2 二、中断的概念 … K K+1 Q Q+1 … … 中断服务程序 1 中断服务程序 2 5.4 计算机