《计算机组成原理》课程教学课件（PPT讲稿）第7章 输入输出系统

第7章输入输出系统（书中第八章，236） 第1节外围设备的速度分级与信息交换方式 第2节程序查询方式 第3节程序中断方式 第4节DMA方式 第5节通道方式

第7章输入输出系统(书中第八章,236) 第1节 外围设备的速度分级与信息交换方式 第2节 程序查询方式 第3节 程序中断方式 第4 节DMA方式 第5节通道方式

第1节外围设备的速度分级与信息交换方式 一、外围设备的速度分级（控制） 二、信息交换方式（4种+1)

第1节 外围设备的速度分级与信息交换方式 一、外围设备的速度分级（控制） 二、信息交换方式（4种+1）

一、外围设备的速度分级 高速工作的主机同不同速度工作的外围设备相连接， 要保证主机与外围设备在时间上同步，将讨论不同外围 设备的定时问题。 输入/输出设备同CPU交换数据的过程： 输入过程： ()CPU把一个地址值放在地址总线上，这一步将选择某 输入设备； (2)CPU等候输入设备的数据成为有效； (3)CPU从数据总线读入数据，并放在一个相应的寄存器 中

高速工作的主机同不同速度工作的外围设备相连接， 要保证主机与外围设备在时间上同步，将讨论不同外围 设备的定时问题 输入/输出设备同CPU交换数据的过程： 输入过程： (1)CPU把一个地址值放在地址总线上，这一步将选择某 (2)CPU等候输入设备的数据成为有效； (3)CPU从数据总线读入数据，并放在一个相应的寄存器 一、外围设备的速度分级

输入过程 地 2 址锁存 设备选择 CPU 设备 数据缓冲器 接口

设备 地址锁存器数据缓冲器 设备选择 接口 CPU 1 2 3 输入过程

输出过程： (1)CPU把一个地址值放在地址总线上，选择输出设 备； (2)CPU把数据放在数据总线上； (3)输出设备认为数据有效，从而把数据取走

(1)CPU把一个地址值放在地址总线上，选择输出设 (2)CPU (3)输出设备认为数据有效，从而把数据取走

输出过程： 地 址锁存器 设备选择 CPU 设备 数据缓冲器 3 接口

设备 地址锁存器数据缓冲器 设备选择 接口 CPU 1 2 3 输出过程：

由于输入输出设备本身的速度差异很大，因此，对于 不同速度的外围设备，需要有不同的定时方式，总的说来 CPU与外围设备之间的定时，有以下三种情况。 1、速度极慢或简单的外围设备 机械开关、LED(CPU认为其入/出稳定性) 2、慢速或中速的外围设备 异步定时（检测状态），把这种在CPU和外设 间用问答信号进行定时的方式叫做应答式数据交换 3、高速的外围设备（采用同步方式，如DMA)

1、速度极慢或简单的外围设备 机械开关、LED（CPU认为其入/出稳定性） 2、慢速或中速的外围设备 异步定时（检测状态）,把这种在CPU和外设 间用问答信号进行定时的方式叫做应答式数据交换 3、高速的外围设备（采用同步方式,如DMA） 由于输入/输出设备本身的速度差异很大，因此，对于 不同速度的外围设备，需要有不同的定时方式，总的说来 ，CPU与外围设备之间的定时，有以下三种情况

二、信息交换方式(5种) 1程序查询方式 数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算 机程序控制，查询方式的优点是CPU的操作和外围 设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单。 CPU效率低。 由CPU主动通过I/O指令询问指定设备的当前状态

二、信息交换方式（5种） 1 程序查询方式 数据在CPU和外围设备之间的传送完全靠计算 机程序控制，查询方式的优点是CPU的操作和外围 设备的操作能够同步，而且硬件结构比较简单。 CPU效率低。 由CPU主动通过I/O指令询问指定设备的当前状态

数据总线 控制总线 地址总线 数据输入寄存器 数据线 数据输出寄存器 数据线 部 控制寄存器 状态寄存器.f1 状态线 入或输 出设 地址择码器 DB CB AB 接口模块

数 控 地 据 制 址 总 总 总 线 线 线 数据线 数据线 状态线 DB CB AB 接口模块 外 部 输 入 或 输 出 设 备 数据输入寄存器 数据输出寄存器 控制寄存器 状态寄存器.flag 地址择码器

一次数据传送过程的3个环节： CPU从状态口读取状态字；CPU检测状态字对应位是否满足 条件，如果不满足，则回到前一步继续读取状态字；如果设备 就绪，则传送数据。 伪代码表示 开始 void in out(void) 由状态寄存器读入状态字 N while(flag!=1 ) 向地址确定的接 状态有效(flag=1)? 或输尺，中寄存器输出 Y ·· 输入或输出操作 结束

一次数据传送过程的3个环节： CPU从状态口读取状态字；CPU检测状态字对应位是否满足 条件，如果不满足，则回到前一步继续读取状态字；如果设备 就绪，则传送数据. 开始 由状态寄存器读入状态字 状态有效(flag=1)？ 输入或输出操作 结束 Y N 伪代码表示 void in_out(void) { . . while(flag!=1 ); 向地址确定的接 口中寄存器输出 或 输入； . . }