西北工业大学网络教育学院：《计算机系统结构》课程PPT讲义课件_第3章 总线、中断与I

第3章总线、中断与/0系统 3.1输入输出系统概述 3.2总线设计 3.3中断系统 3.4通道处理机 3.5外围处理机

第3章 总线、中断与I/O系统 3.1输入输出系统概述 3.2总线设计 3.3中断系统 3.4通道处理机 3.5外围处理机

本章重点: 非专用总线的总线控制方式;数据宽度及其 分类;中断为什么要分类和分级;中断处理次序 的安排和实现;通道流量的分析和设计。 °本章难点: 如何按中断处理优先次序的要求,设置各中 断处理程序中中断级屏蔽位的状态,正确画出中 断处理过程的示意图;通道的流量设计;画出字 节多路通道响应和处理完外部设备请求的时空图

•本章重点： 非专用总线的总线控制方式；数据宽度及其 分类；中断为什么要分类和分级；中断处理次序 的安排和实现；通道流量的分析和设计。 •本章难点： 如何按中断处理优先次序的要求，设置各中 断处理程序中中断级屏蔽位的状态，正确画出中 断处理过程的示意图；通道的流量设计；画出字 节多路通道响应和处理完外部设备请求的时空图

31IO系统概述 1.包括内容 1/0设备、设备控制器及与1/0操作有关的软硬 件等。 2.1/0系统的发展: 1早期及目前低性能单用户计算机的/0操作 由程序员直接安排。主要解决CPU、主存和|/0 设备之间的速度差距

3.1 I/O系统概述 1.包括内容: I/O设备、设备控制器及与I/O操作有关的软硬 件等。 2.I/O系统的发展： 1)早期及目前低性能单用户计算机的I/O操作 由程序员直接安排。主要解决CPU、主存和I/O 设备之间的速度差距

2)现在改由用户向系统发出/0请求,经0S来分 配调度设备并进行具体的0处理。主要解决 面向0在0与1/0系统间进行合理的软、硬件 功能分配。 3.1/0系统的功能 1)功能:对指定的外设进行输入、输出操作, 同时完成其它的管理和控制。 2)包括: a)对指定外设的信息编址,连接好主存与指 定外设的信息通路

2)现在改由用户向系统发出I/O请求，经OS来分 配调度设备并进行具体的I/O处理。主要解决 面向OS在OS与I/O系统间进行合理的软、硬件 功能分配。 3.I/O系统的功能 1)功能:对指定的外设进行输入、输出操作， 同时完成其它的管理和控制。 2)包括： a)对指定外设的信息编址，连接好主存与指 定外设的信息通路

b)完成指定外设编址区和0s指定的主存空间之 间的信息传送。 ·输入:外设编址区信息—主存 ·输出:主存信息—外设编址区 c)对传送信息的格式变换,产生有关1/0操作 是否完成或出错的状态信息,经由中断系统交 给0S分析处理。 3)实现: a)部分由1/0指令、1/0设备及其控制器完成 b)部分由0S完成

b)完成指定外设编址区和OS指定的主存空间之 间的信息传送。 •输入：外设编址区信息 主存 •输出：主存信息 外设编址区 c)对传送信息的格式变换，产生有关I/O 操作 是否完成或出错的状态信息，经由中断系统交 给OS分析处理。 3)实现： a)部分由I/O指令、I/O设备及其控制器完成 b)部分由OS完成

4./0系统的三种方式 1程序控制l/0 a)全软的 b)程序查询状态驱动的键盘 c)中断驱动的—中断控制器8259A 2)直接存贮器访问(DMA) 3)l/0处理机 a)通道方式( Channe|) 有自己的指令和程序,功能简单,使用面窄。 b)外围处理机方式(PPU) 独立性、通用性和功能较强

4.I/O系统的三种方式 1)程序控制I/O a)全软的 b)程序查询状态驱动的—键盘 c)中断驱动的—中断控制器8259A 2)直接存贮器访问(DMA) 3)I/O处理机 a)通道方式(Channel) 有自己的指令和程序，功能简单，使用面窄。 b)外围处理机方式(PPU) 独立性、通用性和功能较强

32总线设计 IO系统的总线既要能传送数据信息、地 址信息、控制信息,还要传送状态信息, 并使多台外设与CPU或主存交叉地经这些 总线传送信息。所以其设计的好坏,对JO 系统的性能影响较大

3.2 总线设计 I/O系统的总线既要能传送数据信息、地 址信息、控制信息，还要传送状态信息， 并使多台外设与CPU或主存交叉地经这些 总线传送信息。所以其设计的好坏，对I/O 系统的性能影响较大

3.2.1总线的类型 1.按信息传送方向分 1)单向传输 2)双向传输 a)半双向: 在同一时刻,信息只能向其中的一个方向 传送。 b)全双向: 在同一时刻,允许信息在两个方向传送。 全双向速度快,但是造价高,结构复杂

3.2.1总线的类型 1.按信息传送方向分 1)单向传输 2)双向传输 a)半双向: 在同一时刻，信息只能向其中的一个方向 传送。 b)全双向： 在同一时刻，允许信息在两个方向传送。 全双向速度快，但是造价高，结构复杂

2.按用法分 1)专用总线 a)定义:只连接一对物理部件的总线。 b)优点: 多个部件可以同时发送和接受信息,几乎不 必争用总线,系统流量高。 控制简单,不用指明信息源和目的。 任何总线的失效只影响相连的两个部件不能 直接通信,但可以间接通信,系统可靠性高

2.按用法分 1)专用总线 a)定义：只连接一对物理部件的总线。 b)优点： •多个部件可以同时发送和接受信息，几乎不 必争用总线，系统流量高。 •控制简单，不用指明信息源和目的。 •任何总线的失效只影响相连的两个部件不能 直接通信，但可以间接通信，系统可靠性高

c)缺点: 总线数目多,N个部件A 全部互连需NN-1)/2组 E 总线。 B 难以小型化、集成电 路化,总线长时成本高。所有部件用 利用率低 专用总线互连 ·不利于模块化,增加一个部件要增加许多新 的接口和连线

c)缺点： •总线数目多，N个部件 全部互连需N(N-1)/2组 总线。 •难以小型化、集成电 路化，总线长时成本高。 •利用率低 •不利于模块化，增加一个部件要增加许多新 的接口和连线。 A B C D E 所有部件用 专用总线互连