Tài liệu Bài giảng kiến trúc máy tính chương 6 tổ chức vào ra

  • Số trang: 66 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 63 |
  • Lượt tải: 0
thuvientrithuc1102

Đã đăng 15893 tài liệu

Mô tả:

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Posts and Telecommunications Institute of Technology KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Chương VI: Tổ chức vào ra Giảng viên: TS. Nguyễn Quý Sỹ Email: synq@ptit.edu.vn Hà nội, 17 December 2009 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Nội dung 1. 2. 3. 4. 5. Các thiết bị ngoại vi Giao diện Vào/Ra Chuyển giao dữ liệu không đồng bộ Các chế độ chuyển giao Bộ xử lý vào-ra Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Các thiết bị ngoại vi-Thiết bị vào • • • Phân hệ vào ra cung cấp chế đột truyền thông hiệu quả giữa hệ thống trung tâm và môi trường bên ngoài Bàn phím Thiết bị vào quang – – – – – • Các thiết bị vào từ tính – • Đầu đọc băng từ, đĩa từ Thiết bị vào màn hình – – – • Đầu đọc thẻ Đầu đọc băng giấy Đầu đọc mã vạch Đầu đọc số hoá Đầu đọc điểm quang Màn hình sờ Bút chiếu sáng Chuột Các thiết bị vào tương tự Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Các thiết bị ngoại vi-Thiết bị ra • • • • • • • Máy đục lỗ thẻ Máy đục băng giấy Màn hình Máy in (Impact, Ink Jet, Laser, Dot Matrix) Plotter Âm thanh .... Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. Nội dung 1. 2. 3. 4. 5. Các thiết bị ngoại vi Giao diện Vào/Ra Chuyển giao dữ liệu không đồng bộ Các chế độ chuyển giao Bộ xử lý vào-ra Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện vào ra • • Cung cấp một phương pháp để chuyển giao thông tin giữa bộ lưu trữ nội bộ (bộ nhớ và các thanh ghi CPU) và các thiết bị I/O bên ngoài Giải quyết sự chênh lệch giữa các thiết bị máy tính và các thiết bị ngoại vi – – • Tốc độ chuyển giao dữ liệu – – • Ngoại vi-Các thiết bị cơ điện CPU hoặc bộ nhớ-Thiết bị điện tử Ngoại vi - thường chậm hơn CPU hoặc bộ nhớ-Thường nhanh hơn ngoại vi Có thể cần tới một số kiểu cơ chế đồng bộ – Khối thông tin • • – Ngoại vi – Byte, Khối, … CPU hoặc bộ nhớ – Từ Biểu diễn dữ liệu có thể khác nhau Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện vào ra-Bus I/O và các mô đun giao diện • • Mỗi giao diện có một mô đun giao diện liên quan Giao diện – – – – Giải mã địa chỉ thiết bị (mã thiết bị) Giải mã lệnh (tác vụ) Cung cấp các tín hiệu cho bộ điều khiển ngoại vị Đồng bộ luồng dữ liệu và giám sát tốc độ chuyển giao dữ liệu giữa ngoại vi và CPU hoặc bộ nhớ I/O bus Data Address Control Processor Interface Interface Interface Interface Keyboard and display terminal Printer Magnetic disk Magnetic tape Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện vào ra-Kết nối của I/O Bus Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện vào ra-Kết nối của I/O Bus (t) • Kết nối của bus I/O bus tới CPU Op. code Device Function address code Accumulator register Computer I/O control CPU Sense lines Data lines Function code lines I/O bus Device address lines • Kết nối của bus I/O tới một giao diện Data lines Device address I/O bus Peripheral register Buffer register AD = 1101 Function code Command decoder Sense lines Hà nội, 17 December 2009 Interface Logic Học viện Công nghệ Bưu chính Status register Viễn thông Output peripheral device and controller Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện vào ra-Chức năng Bus I/O và bus bộ nhớ • • • Bus bộ nhớ là để cho chuyển giao các thông tin giữa CPU và MM Bus I/O là để chuyển giao thông tin giữa các thiết bị CPU và thiết bị I/O thông qua giao diện I/O Nhiều máy tính sử dụng một hệ thống bus chung duy nhất cho cả hai khối bộ nhớ và khối giao diện I/O – – Sử dụng một bus chung nhưng các đường điều khiển tách biệt cho từng chức năng Sử dụng một bus chung với các đường điều khiển chung cho cả hai chức năng Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện vào ra-Chức năng Bus I/O và bus bộ nhớ (t) • Một số máy tính sử dụng hai bus tách riêng, một trao đổi thông tin với bộ nhớ và một với các giao diện I/O – – – – Trao đổi thông tin giữa CPU và tất cả các khối giao diện là qua một bus I/O chung Một giao diện nối tới một thiết bị ngoại vi có thể có một số thanh ghi dữ liệu, 1 thanh ghi điều khiển và 1 thanh ghi trạng thái Một lệnh được chuyển tới ngoại vi bằng cách gửi tới một thanh ghi giao diện thích hợp Không cần tới các đường mã chức năng và đường cảm ứng (chuyển giao thông tin điều khiển dữ liệu và thông tin trạng thái luôn qua một bus I/O chung) Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện vào ra-Chức năng Bus I/O và bus bộ nhớ (t) • I/O riêng biệt – – – • Tách riêng các đưòng điều khiển đọc/ghi I/O ngoài các đường điều khiển đọc/ghi bộ nhớ Tách riêng không gian địa chỉ bộ nhớ và không gian địa chỉ I/O Các lệnh vào và ra riêng biệt I/O được ánh xạ vào bộ nhớ – – – – Một tập duy nhất các đường điều khiển đọc/ghi (không tách riêng giữa chuyển giao bộ nhớ và I/O Các địa chỉ bộ nhớ và I/O sử dụng chung không gian địa chỉ -> giảm được khoảng địa chỉ bộ nhớ có thể sử dụng Lệnh vào hoặc ra không xác định->các lệnh tương tự tham chiếu bộ nhớ có thể sử dụng để chuyển giao I/O Khá linh hoạt trong các tác vụ giám sát I/O Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O-I/O được ánh xạ vào bộ nhớ và độc lập • I/O riêng biệt – – – • Tách riêng các đưòng điều khiển đọc/ghi I/O ngoài các đường điều khiển đọc/ghi bộ nhớ Tách riêng không gian địa chỉ bộ nhớ và không gian địa chỉ I/O Các lệnh vào và ra riêng biệt I/O được ánh xạ vào bộ nhớ – – – – Một tập duy nhất các đường điều khiển đọc/ghi (không tách riêng giữa chuyển giao bộ nhớ và I/O Các địa chỉ bộ nhớ và I/O sử dụng chung không gian địa chỉ -> giảm được khoảng địa chỉ bộ nhớ có thể sử dụng Lệnh vào hoặc ra không xác định->các lệnh tương tự tham chiếu bộ nhớ có thể sử dụng để chuyển giao I/O Khá linh hoạt trong các tác vụ giám sát I/O Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O (t) Bidirectional data bus Chip select CS Register select RS1 Register select RS0 I/O read RD I/O write WR Timing and Control Port B register I/O data Control register Status register CS RS1 RS0 0 x x 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 Hà nội, 17 December 2009 I/O data Bus buffers Internal bus CPU Port A register Control Status Register selected None - data bus in high-impedence Port A register Port B register Control register Status register Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông I/O Device Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O (t) • Giao diện có thể lập trình – Thông tin trong mỗi cổng có thể được ấn định một ý nghĩa phụ thuộc vào chế độ hoạt động của thiết bị I/O → Port A = Data; Port B = Command; Port C = Status – CPU khởi tạo (nạp) từng cổng bằng cách chuyển một byte vào thanh ghi điều khiển → Cho phép CPU có thể định nghĩa chế độ hoạt động của mỗi cổng → Cổng có thể lập trình được: Nhờ thay đổi các bit trong thanh ghi điều khiển, nó có thể thay đổi các đặc tính giao diện Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O-Một số giao diện điển hình • ISA - Industrial Standard Architecture: – – – – – • Khe gắn card mở rộng trên Mainboard. Card mở rộng chuẩn ISA: Card âm thanh, card màn hình và các thiết bị ngoại vi khác. Băng thông của ISA là 8-16 bits, tần số 8-10Mhz. ISA là chuẩn kênh truyền mở rộng chính trên máy tính IBM AT nên thường được gọi là "kênh AT" “Trước hay và nay it” Micro Channel - MCA (Micro Channel Architecture) – – – Kênh truyền 32-bit (máy PS/2, RS/6000 và một số đời của ES/9370). Hỗ trợ 15 mức Bus Mastering cho phép truyền dữ liệu từ tốc độ 20Mbytes/s đến 80 Mbytes/s. Vào cuối năm 1996, IBM ngưng hỗ trợ công nghệ MCA và chuyển qua sử dụng PCI. Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O-Một số giao diện điển hình (t) • EISA - Extended ISA: – – – – – • Phiên bản mở rộng của kênh truyền ISA (Kênh truyền AT - AT bus) 16-bit thành kênh truyền 32-bit. Chuẩn EISA được công bố năm 1988 Một sự lựa chọn 32-bit thay thế cho MCA Card mở rộng loại ISA có thể gắn vào khe gắn EISA dễ dàng do cả hai cùng sử dụng tốc độ 8-10Mhz. Chuẩn EISA sau này được thay thế bởi chuẩn PCI. VL-Bus-Vesa Local Bus: – – Được phát triển bởi VESA và sử dụng phổ biến ở các đời máy 486. VL-Bus là loại kênh truyền 32-bit, hỗ trợ bus mastering và họat động ở tốc độ 40Mhz. Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O-Một số giao diện điển hình (t) • EISA - Extended ISA: – – – – – • Phiên bản mở rộng của kênh truyền ISA (Kênh truyền AT - AT bus) 16-bit thành kênh truyền 32-bit. Chuẩn EISA được công bố năm 1988 Một sự lựa chọn 32-bit thay thế cho MCA Card mở rộng loại ISA có thể gắn vào khe gắn EISA dễ dàng do cả hai cùng sử dụng tốc độ 8-10Mhz. Chuẩn EISA sau này được thay thế bởi chuẩn PCI. VL-Bus-Vesa Local Bus: – – Được phát triển bởi VESA và sử dụng phổ biến ở các đời máy 486. VL-Bus là loại kênh truyền 32-bit, hỗ trợ bus mastering và họat động ở tốc độ 40Mhz. Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O-Một số giao diện điển hình (t) • PCI - Peripheral Component Interconnect – – – – – – Là một loại kênh ngoại vi trên Mainboard -Intel thiết kế vào năm 1993. Dùng để gắn các card mở rộng cung cấp các đường truyền tốc độ cao giữa CPU và các thiết bị ngoại vi (màn hình, mạng, đĩa cứng ngoài...). Cung cấp khả năng "cắm và chạy" (plug and play) là khả năng tự nhận dạng và cài đặt các card PCI rất tốt. PCI cho phép chia sẻ "tài nguyên" IRQ (Interrupt RequestNgắt hệ thống) giữa các card PCI với nhau. Đặc điểm này rất quan trọng trong khi các card ngoại vi phục vụ nhiều thiết bị ngoại vi và ứng dụng ngày càng nhiều còn số lượng các IRQ được hỗ trợ thì lại giới hạn. Thiết bị PCI hoạt động ở tần số 33Mhz với các đường truyền dữ liệu có băng thông 32 hoặc 64 bits (PCI version 2.1 họat động ở xung nhịp 66Mhz). Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2. Giao diện I/O-Một số giao diện điển hình (t) • AGP - Accelerated Graphics Port – – – – Chuẩn của khe gắn card mở rộng chuyên dùng cho card màn hình tốc độ cao. Cung cấp kết nối trực tiếp giữa card màn hình và bộ nhớ. Có màu nâu, ngắn hơn và được thiết kế hơi thụt vào một chút so với khe gắn PCI. AGP có băng thông 32-bits. • • • • Chuẩn AGP nguyên thủy (AGP 1X) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 264Mbytes/s, AGP 2X là 528 Mbytes/s, AGP 4X là 1Gbytes/s, AGP 8X là 2Gbytes/s. Hà nội, 17 December 2009 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
- Xem thêm -