《计算机组成原理》课程教学资源：第一讲 输入/输出系统概述和输入/输出方式

第四单元输入/输出系统和设备 刘卫东 luwd@tsinghua.edu.cn

第四单元 输入/输出系统和设备 刘卫东 liuwd@tsinghua.edu.cn

教学内容安排 第一讲输入输出系统概述和输入(输出方 式 第二讲总线 第三讲接口电路 第四讲输入设备和输出设备 第五讲本单元小结及考试说明

教学内容安排 • 第一讲 输入/输出系统概述和输入/输出方 式 • 第二讲 总线 • 第三讲 接口电路 • 第四讲 输入设备和输出设备 • 第五讲 本单元小结及考试说明

第一讲输入/输岀系统概述和 输入/输出方式 2003年12月

第一讲 输入/输出系统概述和 输入/输出方式 2003年12月

主要教学内容 ·输入输出系统的作用、功能及与其他系统的关系 输入/输出系统组成 ·要解决的问题 ·输入/输出方式 程序直接控制 中断 DMA 通道 外围处理机

主要教学内容 • 输入输出系统的作用、功能及与其他系统的关系 • 输入/输出系统组成 • 要解决的问题 • 输入/输出方式 – 程序直接控制 – 中断 – DMA – 通道 – 外围处理机

计算机组成 Datapath:完成算术和逻辑 运算,通常包括其中的寄 存器 Contro:CPU的组成部分 Control 它根据程序指令来指挥 datapath, memory以及 1o运行,共同完成程序功 能 Memory Memory:存放运行时程序 Output 及其所需要的数据的场所 nput:信息进入计算机的 设备,如键盘、鼠标等。 Computer · utput:将计算结果展示给 用户的设备,如显示器、 磁盘、打印机、喇叭等

计算机组成 • Datapath: 完成算术和逻辑 运算，通常包括其中的寄 存器。 • Control: CPU的组成部分， 它根据程序指令来指挥 datapath， memory以及 I/O运行，共同完成程序功 能。 • Memory: 存放运行时程序 及其所需要的数据的场所。 • Input: 信息进入计算机的 设备，如键盘、鼠标等。 • Output: 将计算结果展示给 用户的设备，如显示器、 磁盘、打印机、喇叭等。 Computer Memory Input Output Datapath Control

个人计算机的组成 200 MHz Pentium processor Pipeline 2. 4 GB/sec Caches 528 MB/sec Chipset ← Memory 132 MB/sec PCI USB Hub Ethernet Disk Controller Controller Controller Controller 1.5 Mb/sec Printer Mouse Disk Disk Monitor →[ Keyboard

个人计算机的组成

作用和功能 ·与计算机外部交换信息的通道 早期 穿孔机、纸带 中期 ·键盘、显示器、鼠标 现在 ·语音、图象、图形等多媒体数据(扫描仪、DC) 将来 无所不在的计算、普适计算

作用和功能 • 与计算机外部交换信息的通道 – 早期 • 穿孔机、纸带 – 中期 • 键盘、显示器、鼠标 – 现在 • 语音、图象、图形等多媒体数据（扫描仪、DC） – 将来 • 无所不在的计算、普适计算

O设备 繁多的输入输出设备 功能多样 可扩展 服务对象不同 数据传输率差别很大 Device Behavior Partner Data rate(KB/sec) Keyboard input human 0.01 input human 0.02 Voice input input human 002 Scanner nput human 400.00 Voice output output human 0.60 Line printer output human Laser printer output human 200.00 Graphics display output human 600000 Modem input or output machine 2.00-8.00 Network/LaN input or output machine 500.00-6000.00 Floppy disk storage machine 100.00 Optical disk storage machine 1000.00 Magnetic tape storage machin 2000.00 Magnetic disk storage machine 2000.00-10.000.0

I/O 设备 • 繁多的输入/输出设备 — 功能多样 — 可扩展 — 服务对象不同 — 数据传输率差别很大 Device Behavior Partner Data rate (KB/sec) Keyboard input human 0.01 Mouse input human 0.02 Voice input input human 0.02 Scanner input human 400.00 Voice output output human 0.60 Line printer output human 1.00 Laser printer output human 200.00 Graphics display output human 60,000.00 Modem input or output machine 2.00-8.00 Network/LAN input or output machine 500.00-6000.00 Floppy disk storage machine 100.00 Optical disk storage machine 1000.00 Magnetic tape storage machine 2000.00 Magnetic disk storage machine 2000.00-10,000.00

要解决的问题 控制方式 CPU如何控制输入/输出?(输入/输出方式) 传输方式 使用传输通道、方式、速率等(总线、接口) 数据识别和转换 数/模转换、语音识别等,转换为字符、数据等 计算机能识别的格式(设备)

要解决的问题 • 控制方式 – CPU如何控制输入/输出？（输入/输出方式） • 传输方式 – 使用传输通道、方式、速率等（总线、接口） • 数据识别和转换 – 数/模转换、语音识别等，转换为字符、数据等 计算机能识别的格式（设备）

控制方式 程序直接控制(轮询) CPU直接使用输入腧输出指令来控制外部设备 程序中断 外部设备请求,CPU响应,CPU与外设并行工 作 直接存储访问(DMA 专用输入(输出控制器 通道 外围处理机

控制方式 • 程序直接控制（轮询） – CPU直接使用输入/输出指令来控制外部设备 • 程序中断 – 外部设备请求，CPU响应，CPU与外设并行工 作 • 直接存储访问（DMA） – 专用输入/输出控制器 • 通道 • 外围处理机