Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Phan Trung Kiên

Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 do Phan Trung Kiên biên soạn cung cấp cho các bạn những kiến thức về tổng quan hệ thống vào/ra, các phương pháp địa chỉ hóa cổng vào/ra, các phương pháp điều khiển vào/ra, nối ghép thiết bị ngoại vi.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Phan Trung KiênKiến trúc máy tínhChương 6HỆ THỐNG VÀO/RA Phan Trung Kiên 1Nội dung chương 6 Tổng quan về hệ thống vào/ra Các phương pháp địa chỉ hóa cổng vào/ra Các phương pháp điều khiển vào/ra Nối ghép thiết bị ngoại vi. Phan Trung Kiên 2Tổng quan về Hệ thống vào/ra Chức năng của hệ thống vào/ra: trao đổi thông tin giữa máy tính với thế giới bên ngoài Các thao tác cơ bản: • Vào dữ liệu (Input) • Ra dữ liệu (Output) Các thành phần chính: • Các thiết bị ngoại vi • Mạch nối ghép vào/ra (Modul vào/ra) Phan Trung Kiên 3Tổng quan về Hệ thống vào/ra BXL Các ngắt Cache Bus chính Mạch ĐK Mạch ĐK Mạch ĐK Bộ nhớ vào/ra vào/ra vào/ra chính Đồ họa Đĩa Đĩa Mạng Phan Trung Kiên 4Tại sao cần Modul vào/ra? Không thể nối trực tiếp các thiết bị ngoại với bus hệ thống, vì: • BXL không thể điều khiển được tất cả TBNV • Tốc độ trao đổi dữ liệu khác nhau • Khuôn dạng dữ liệu khác nhau • Tất cả có tốc độ chậm hơn BXL và RAM Chức năng của Modul vào/ra: • Nối ghép với BXL và hệ thống nhớ • Nối ghép với một hoặc nhiều TBNV Phan Trung Kiên 5Các thiết bị ngoại vi Chức năng: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài máy tính Phân loại: • TBNV giao tiếp người-máy: màn hình, bàn phím, máy in, ... • TBNV giao tiếp máy-máy: các thiết bị theo dõi và kiểm tra • TBNV truyền thông: modem, card giao tiếp mạng (NIC) Phan Trung Kiên 6Một số TBNV thông dụng Phan Trung Kiên 7Sơ đồ khối của TBNV TÝn hiÖu §K TÝn hiÖu TT D÷ liÖu ®Õn tõ Modul ®Õn Modul vµ tõ Modul vµo/ra vµo/ra vµo/ra Bé ®Öm Logic §K Bé chuyÓn ®æi tÝn hiÖu D÷ liÖu ®Õn vµ tõ m«i tr−êng bªn ngoµi Phan Trung Kiên 8Các thành phần cơ bản của TBNV Bộ chuyển đổi tín hiệu (transducer): chuyển đổi dữ liệu từ dạng tín hiệu điện thành dạng năng lượng khác và ngược lại Logic điều khiển (control logic): điều khiển hoạt động của TBNV đáp ứng theo yêu cầu từ Modul vào/ra Bộ đệm (buffer): chứa dữ liệu tạm thời khi trao đổi dữ liệu giữa Modul vào/ra và TBNV Phan Trung Kiên 9Modul vào/ra Chức năng: • Điều khiển và định thời gian • Trao đổi thông tin với BXL • Trao đổi thông tin với TBNV • Bộ đệm dữ liệu • Phát hiện lỗi Phan Trung Kiên 10Sơ đồ khối của Modul vào/ra Nèi ghÐp víi Nèi ghÐp víi bus hÖ thèng TBNV D÷ liÖu Thanh ghi d÷ liÖu LogicC¸c ®−êng giao diÖn Tr¹ng th¸i d÷ liÖu víi TBNV Thanh ghi §K/tr¹ng th¸i §iÒu khiÓnC¸c ®−êng D÷ liÖu ®Þa chØ Logic Logic giao diÖn Tr¹ng th¸iC¸c ®−êng vµo/ra víi TBNV §iÒu khiÓn®iÒu khiÓn Phan Trung Kiên 11Thành phần cơ bản của Modul vào/ra Thanh ghi dữ liệu: đệm dữ liệu trong quá trình trao đổi Các cổng vào/ra: kết nối với TBNV, mỗi cổng có một địa chỉ xác định Thanh ghi điều khiển/trạng thái: lưu giữ thông tin điều khiển, trạng thái cho các cổng vào/ra Logic điều khiển: điều khiển Modul vào/ra Phan Trung Kiên 12Các PP địa chỉ hóa cổng vào/ra Vào/ra tách biệt (isolated IO) Vào/ra theo bản đồ bộ nhớ (memory mapped IO) Phan Trung Kiên 13Vào/ra cách biệt Đặc điểm: • Không gian địa chỉ cổng vào/ra nằm ngoài không gian địa chỉ bộ nhớ Cách truy nhập: • Cần có tín hiệu phân biệt truy nhập cổng và ...