Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 7: Hệ thống vào ra
Bài giảng: kiến trúc máy tính và
hợp ngữ
Chương 7: Hệ thống vào ra
7. Hệ thống vào ra (IO)
2
7. 1. Tổng quan về hệ thống vào-ra
7. 2. Các phương pháp điều khiển vào-ra
7. 3. Nối ghép với thiết bị ngoại vi
7. 4. Các cổng vào-ra thông dụng trên PC
Lê Văn Hiệp
7. 1. Tổng quan về hệ thống vào-ra
3
1. Giới thiệu chung
2. Các thiết bị ngoại vi
3. Module nối ghép vào-ra
4. Các phương pháp địa chỉ hóa cổng
vào-ra
LêVănHiệp
1. Giới thiệu chung
4
Chức năng: trao đổi thông tin giữa máy
tính và hệ thống bên ngoài.
Các thao tác cơ bản:
Vào dữ liệu (Input)
Ra dữ liệu (Output)
Các thành phần chính:
Các thiết bị ngoại vi
Các module nối ghép vào-ra
LêVănHiệp
2. Các thiết bị ngoại vi
5
Chức năng: Chuyển đổi thông tin từ một
dạng vật lý nào đó về dạng dữ liệu phù
hợp với máy tính hoặc ngược lại.
Phân loại:
Các thiết bị thu nhận dữ liệu: như bàn
phím, chuột, máy quét ảnh, ..
Các thiết bị hiển thị dữ liệu: màn hình, máy
in, ...
Các thiết bị lưu trữ: ổ đĩa mềm, ổ đĩa cứng,
ổ đĩa quang CD, DVD, ...
LêVănHiệp
Cấu trúc chung của TBNV
6
Lê Văn Hiệp
Các thành phần chính của TBNV
7
Bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi dữ
liệu giữa bên ngoài và bên trong máy
tính.
Bộ đệm dữ liệu: đệm dữ liệu khi truyền
giữa module vào-ra và thiết bị ngoại vi.
Khối logic điều khiển: điều khiển hoạt
động của thiết bị ngoại vi đáp ứng theo
yêu cầu từ module vào-ra.
Lê Văn Hiệp
3. Module vào-ra
8
Đặc điểm của vào-ra:
Các thiết bị ngoại vi rất đa dạng, khác nhau
về:
Nguyên tắc hoạt động
Tốc độ
Khuôn dạng dữ liệu
Tất cả các thiết bị ngoại vi đều chậm hơn
CPU và RAM → Cần có các module vào-ra
để nối ghép các thiết bị ngoại vi với CPU và
bộ nhớ chính.
Lê Văn Hiệp
Chức năng của module vào-ra
9
Chức năng:
Điều khiển và định thời
Trao đổi thông tin với CPU
Trao đổi thông tin với thiết bị ngoại vi
Đệm giữa bên trong máy tính với thiết bị
ngoại vi
Phát hiện lỗi của thiết bị ngoại vi
Lê Văn Hiệp
Cấu trúc chung của module vào-ra
10
Lê Văn Hiệp
Các thành phần của module vào-ra
11
Thanh ghi đệm dữ liệu: đệm dữ liệu
trong quá trình trao đổi.
Các cổng vào-ra (I/O Port): kết nối với
thiết bị ngoại vi, mỗi cổng có một địa chỉ
xác định.
Khối logic điều khiển: điều khiển module
vào-ra.
Thanh ghi trạng thái / điều khiển: lưu giữ
thông tin trạng thái / điều khiển cho các
cổng vào-ra.
Lê Văn Hiệp
4. Địa chỉ hóa cổng vào-ra
12
Các thiết bị ngoại vi được nối ghép và
trao đổi dữ liệu thông qua các cổng vào-
ra.
Mỗi cổng vào-ra phải có 1 địa chỉ xác
định → cần phải có các phương pháp địa
chỉ hóa cho cổng vào-ra.
Lê Văn Hiệp
A. KGĐC bộ nhớ và KGĐC vào-ra
13
Mọi CPU đều có khả năng quản lý được
một không gian địa chỉ bộ nhớ xác định.
KGĐC bộ nhớ = 2N byte (N là số bit địa chỉ
mà CPU có khả năng phát ra)
Một số CPU có khả năng quản lý thêm 1
không gian địa chỉ vào ra riêng biệt với
không gian địa chỉ bộ nhớ.
KGĐC vào-ra = 2N1 byte
(N1 : số bit địa chỉ dùng để quản lý không
gian địa chỉ vào-ra, 2N1 << 2N)
Lê Văn Hiệp
Ví dụ
14
BXL 68030 của Motorola chỉ quản lý 1
KGĐC bộ nhớ là 232 byte.
BXL Pentium của Intel có khả năng quản
lý 2 KGĐC:
KGĐC bộ nhớ = 232 byte = 4GB
KGĐC vào-ra = 64KB
Pentium có:
Tín hiệu điều khiển phân biệt truy nhập
không gian địa chỉ: IO/M
Lê Văn Hiệp
B. Các pp địa chỉ hóa cổng vào-ra
15
Vào ra riêng biệt (Isolated I/O):
Cổng vào-ra được địa chỉ hóa theo không
gian địa chỉ vào-ra riêng biệt.
Để trao đổi dữ liệu với cổng, trong chương
trình sử dụng các lệnh vào-ra chuyên dụng.
Vào ra theo bản đồ bộ nhớ (Memory-
mapped IO):
Cổng vào-ra được địa chỉ hóa theo không
gian địa chỉ bộ nhớ.
Lê Văn Hiệp
Để trao đổi dữ liệu với cổng, trong chương
7. Hệ thống vào ra
16
7. 1. Tổng quan về hệ thống vào-ra
7. 2. Các phương pháp điều khiển vào-ra
7. 3. Nối ghép với thiết bị ngoại vi
7. 4. Các cổng vào-ra thông dụng trên PC
Lê Văn Hiệp
7. 2. Các phương pháp điều khiển vào-ra
17
1. Vào-ra bằng chương trình
2. Vào-ra điều khiển bằng ngắt
3. Truy cập trực tiếp bộ nhớ - DMA
4. Bộ xử lý vào-ra
Lê Văn Hiệp
1. Vào-ra bằng chương trình
18
Nguyên tắc chung:
Trong chương trình người lập trình chủ
động viết các lệnh vào-ra.
Khi thực hiện các lệnh vào-ra đó, CPU
trực tiếp điều khiển việc trao đổi dữ liệu
với cổng vào-ra.
Lê Văn Hiệp
Lưu đồ thực hiện
19
Lê Văn Hiệp
Hoạt động
20
CPU yêu cầu thao tác vào-ra.
Module vào-ra thực hiện thao tác.
Module vào-ra thiết lập các bit trạng
thái.
CPU kiểm tra các bit trạng thái:
Nếu chưa sẵn sàng thì quay lại tiếp tục
kiểm tra.
Nếu đã sẵn sàng thì chuyển sang trao đổi
dữ liệu với module vào-ra.
Lê Văn Hiệp
20 trang
09/04/2022
2500
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 7: Hệ thống vào ra", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_kien_truc_may_tinh_va_hop_ngu_chuong_7_he_thong_va.pdf
