Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Phan Trung Kiên

Chia sẻ: Đức Tùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 15
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 do Phan Trung Kiên biên soạn cung cấp cho các bạn những kiến thức về tổng quan hệ thống vào/ra, các phương pháp địa chỉ hóa cổng vào/ra, các phương pháp điều khiển vào/ra, nối ghép thiết bị ngoại vi.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Phan Trung Kiên

Kiến trúc máy tính Chương 6 HỆ THỐNG VÀO/RA Phan Trung Kiên 1
Nội dung chương 6  Tổng quan về hệ thống vào/ra  Các phương pháp địa chỉ hóa cổng vào/ra  Các phương pháp điều khiển vào/ra  Nối ghép thiết bị ngoại vi. Phan Trung Kiên 2
Tổng quan về Hệ thống vào/ra  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 • Mạch nối ghép vào/ra (Modul vào/ra) Phan Trung Kiên 3
Tổng quan về Hệ thống vào/ra BXL Các ngắt Cache Bus chính Mạch ĐK Mạch ĐK Mạch ĐK Bộ nhớ vào/ra vào/ra vào/ra chính Đồ họa Đĩa Đĩa Mạng Phan Trung Kiên 4
Tại sao cần Modul vào/ra?  Không thể nối trực tiếp các thiết bị ngoại với bus hệ thống, vì: • BXL không thể điều khiển được tất cả TBNV • Tốc độ trao đổi dữ liệu khác nhau • Khuôn dạng dữ liệu khác nhau • Tất cả có tốc độ chậm hơn BXL và RAM  Chức năng của Modul vào/ra: • Nối ghép với BXL và hệ thống nhớ • Nối ghép với một hoặc nhiều TBNV Phan Trung Kiên 5
Các thiết bị ngoại vi  Chức năng: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài máy tính  Phân loại: • TBNV giao tiếp người-máy: màn hình, bàn phím, máy in, ... • TBNV giao tiếp máy-máy: các thiết bị theo dõi và kiểm tra • TBNV truyền thông: modem, card giao tiếp mạng (NIC) Phan Trung Kiên 6
Một số TBNV thông dụng Phan Trung Kiên 7
Sơ đồ khối của TBNV TÝn hiÖu §K TÝn hiÖu TT D÷ liÖu ®Õn tõ Modul ®Õn Modul vµ tõ Modul vµo/ra vµo/ra vµo/ra Bé ®Öm Logic §K Bé chuyÓn ®æi tÝn hiÖu D÷ liÖu ®Õn vµ tõ m«i tr−êng bªn ngoµi Phan Trung Kiên 8
Các thành phần cơ bản của TBNV  Bộ chuyển đổi tín hiệu (transducer): chuyển đổi dữ liệu từ dạng tín hiệu điện thành dạng năng lượng khác và ngược lại  Logic điều khiển (control logic): điều khiển hoạt động của TBNV đáp ứng theo yêu cầu từ Modul vào/ra  Bộ đệm (buffer): chứa dữ liệu tạm thời khi trao đổi dữ liệu giữa Modul vào/ra và TBNV Phan Trung Kiên 9
Modul vào/ra  Chức năng: • Điều khiển và định thời gian • Trao đổi thông tin với BXL • Trao đổi thông tin với TBNV • Bộ đệm dữ liệu • Phát hiện lỗi Phan Trung Kiên 10
Sơ đồ khối của Modul vào/ra Nèi ghÐp víi Nèi ghÐp víi bus hÖ thèng TBNV D÷ liÖu Thanh ghi d÷ liÖu Logic C¸c ®−êng giao diÖn Tr¹ng th¸i d÷ liÖu víi TBNV Thanh ghi §K/tr¹ng th¸i §iÒu khiÓn C¸c ®−êng D÷ liÖu ®Þa chØ Logic Logic giao diÖn Tr¹ng th¸i C¸c ®−êng vµo/ra víi TBNV §iÒu khiÓn ®iÒu khiÓn Phan Trung Kiên 11
Thành phần cơ bản của Modul vào/ra  Thanh ghi dữ liệu: đệm dữ liệu trong quá trình trao đổi  Các cổng vào/ra: kết nối với TBNV, mỗi cổng có một địa chỉ xác định  Thanh ghi điều khiển/trạng thái: lưu giữ thông tin điều khiển, trạng thái cho các cổng vào/ra  Logic điều khiển: điều khiển Modul vào/ra Phan Trung Kiên 12
Các PP địa chỉ hóa cổng vào/ra  Vào/ra tách biệt (isolated IO)  Vào/ra theo bản đồ bộ nhớ (memory mapped IO) Phan Trung Kiên 13
Vào/ra cách biệt  Đặc điểm: • Không gian địa chỉ cổng vào/ra nằm ngoài không gian địa chỉ bộ nhớ  Cách truy nhập: • Cần có tín hiệu phân biệt truy nhập cổng vào/ra hay truy nhập bộ nhớ • Sử dụng lệnh vào/ra chuyên dụng: IN, OUT. Phan Trung Kiên 14
Ví dụ đối với BXL 8088 00000H 1 MB 0000H 0000H 64 KB 64 KB FFFFFH FFFFH FFFFH BỘ NHỚ THIẾT BỊ VÀO THIẾT BỊ RA Lệnh: MOV IN OUT T/h ĐK: IO/M = 0 IO/M = 1 IO/M = 1 Phan Trung Kiên 15
Vào/ra theo bản đồ bộ nhớ  Đặc điểm: • Không gian địa chỉ cổng vào/ra nằm trong không gian địa chỉ bộ nhớ  Cách truy nhập: • Dùng chung tín hiệu như truy nhập bộ nhớ • Dùng chung lệnh trao đổi dữ liệu với bộ nhớ Phan Trung Kiên 16
Ví dụ đối với BXL 8088 00000H  Lệnh và tín hiệu điều khiển chung VÀO/RA BỘ NHỚ cho cả hai: MOV IO/M = 0 FFFFFH Phan Trung Kiên 17
Các phương pháp điều khiển vào/ra  Vào/ra bằng chương trình (Programmed IO)  Vào/ra bằng ngắt (Interrupt Driven IO)  Vào/ra bằng DMA (Direct Memory Access) Phan Trung Kiên 18
Vào/ra bằng chương trình  Nguyên tắc chung: • Sử dụng lệnh vào/ra trong chương trình để trao đổi dữ liệu với cổng vào/ra • Khi BXL thực hiện chương trình, gặp lệnh vào/ra thì BXL điều khiển trao đổi dữ liệu với thiết bị ngoại vi Phan Trung Kiên 19
Hoạt động vào/ra bằng chương trình  BXL yêu cầu thao tác vào/ra  Modul vào/ra thực hiện thao tác  Modul vào/ra thiết lập các bit trạng thái  BXL kiểm tra các bit trạng thái: • Nếu chưa sẵn sàng thì quay lại kiểm tra • Nếu đã sẵn sàng thì tiến hành trao đổi dữ liệu với modul vào ra Phan Trung Kiên 20