計(jì)算機(jī)組成原理第八章(白中英版

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1、會(huì)計(jì)學(xué)1計(jì)算機(jī)組成原理第八章計(jì)算機(jī)組成原理第八章(白中英版白中英版目錄第1頁/共85頁第2頁/共85頁I/O系統(tǒng)包括系統(tǒng)包括I/O接口接口硬件硬件電路電路和和I/O管理軟件管理軟件第3頁/共85頁第4頁/共85頁二進(jìn)制、BCD碼、ASCII碼返回第5頁/共85頁示意圖示意圖第6頁/共85頁硬件接口電路需要軟件編程配合工作硬件接口電路需要軟件編程配合工作第7頁/共85頁第8頁/共85頁主存主存空間空間I/O空間空間FFFFF0FFFF80 x86采用采用I/O端口獨(dú)立編址端口獨(dú)立編址第9頁/共85頁主存主存部分部分I/O部分部分存儲(chǔ)器空間存儲(chǔ)器空間00000FFFFF第10頁/共85頁I/O控制

2、方式控制方式主要由程序?qū)崿F(xiàn)主要由程序?qū)崿F(xiàn)主要由附加硬件實(shí)現(xiàn)主要由附加硬件實(shí)現(xiàn)程序程序查詢方式查詢方式程序程序中斷方式中斷方式DMA方式方式通道方式通道方式PPU方式方式第11頁/共85頁nn通道方式的進(jìn)一步發(fā)展，基本獨(dú)立于主機(jī)工作第12頁/共85頁第13頁/共85頁第14頁/共85頁第15頁/共85頁第16頁/共85頁第17頁/共85頁第18頁/共85頁第19頁/共85頁第20頁/共85頁第21頁/共85頁第22頁/共85頁第23頁/共85頁第24頁/共85頁第25頁/共85頁第26頁/共85頁第27頁/共85頁第28頁/共85頁第29頁/共85頁斷點(diǎn)中斷服務(wù)程序中斷返回中斷響應(yīng)外設(shè)中斷請(qǐng)求外

3、設(shè)并行工作CPU繼續(xù)工作CPU繼續(xù)工作CPU正常程序程序中斷的工作過程預(yù)置參數(shù)中斷服務(wù)啟動(dòng)外設(shè)第30頁/共85頁第31頁/共85頁第32頁/共85頁第33頁/共85頁第34頁/共85頁第35頁/共85頁n第36頁/共85頁n由中斷屏蔽觸發(fā)器(標(biāo)志)控制是否響應(yīng)的中斷第37頁/共85頁nn數(shù)值協(xié)處理器產(chǎn)生異常第38頁/共85頁第39頁/共85頁外界隨機(jī)產(chǎn)生外界隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)交換的實(shí)質(zhì)性環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)交換的實(shí)質(zhì)性環(huán)節(jié)指令結(jié)束進(jìn)行指令結(jié)束進(jìn)行第40頁/共85頁取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令中斷？中斷？響應(yīng)中斷響應(yīng)中斷找出中斷源，并保存找出中斷源，并保存PC轉(zhuǎn)移到中斷轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)子程序服務(wù)子程序保存保存CPU

4、現(xiàn)場現(xiàn)場設(shè)備服務(wù)設(shè)備服務(wù)開中斷開中斷否否是是關(guān)中斷關(guān)中斷恢復(fù)恢復(fù)CPU現(xiàn)場現(xiàn)場中斷周期中斷周期（硬件實(shí)現(xiàn)）（硬件實(shí)現(xiàn)）中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序（軟件實(shí)現(xiàn)）（軟件實(shí)現(xiàn)）第41頁/共85頁控制控制IMIR公用寄存器公用寄存器0 1BSEIRD數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器中斷向量邏輯中斷向量邏輯設(shè)備選擇設(shè)備選擇PCIR動(dòng)作開始動(dòng)作開始數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器傳送數(shù)傳送數(shù)據(jù)據(jù)12345動(dòng)作結(jié)束動(dòng)作結(jié)束67PCIR8公用寄存器公用寄存器10901SS中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求CPU接口接口外設(shè)外設(shè)INTA第42頁/共85頁第43頁/共85頁主程序主程序1 1級(jí)中斷級(jí)中斷服務(wù)

5、程序服務(wù)程序2 2級(jí)中斷級(jí)中斷服務(wù)程序服務(wù)程序3 3級(jí)中斷級(jí)中斷服務(wù)程序服務(wù)程序第44頁/共85頁第45頁/共85頁INTO001010001011001000數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線編編碼碼器器INTAINTIIR1IS1IR2IS2IR3IS3123456IR1IR2IR3第46頁/共85頁第47頁/共85頁第48頁/共85頁多個(gè)中斷多個(gè)中斷同時(shí)請(qǐng)求同時(shí)請(qǐng)求第49頁/共85頁中斷處理中斷處理又有請(qǐng)求又有請(qǐng)求中斷嵌套：中斷處理中又響應(yīng)中斷中斷嵌套：中斷處理中又響應(yīng)中斷第50頁/共85頁第51頁/共85頁D7D0INTAINT中斷請(qǐng)求寄存器中斷請(qǐng)求寄存器中斷屏蔽寄存器中斷屏蔽寄存器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線緩沖

6、器緩沖器IR0IR7讀讀/寫寫控制控制邏輯邏輯級(jí)聯(lián)級(jí)聯(lián)緩沖器緩沖器比較器比較器RDWRA0CSCAS0 CSA1CAS2 SP/EN優(yōu)先權(quán)判斷器優(yōu)先權(quán)判斷器中斷服務(wù)寄存器中斷服務(wù)寄存器控制邏輯控制邏輯第52頁/共85頁中斷請(qǐng)求寄存器的各位送入優(yōu)先權(quán)判斷器，根據(jù)中中斷請(qǐng)求寄存器的各位送入優(yōu)先權(quán)判斷器，根據(jù)中斷屏蔽寄存器各位的狀態(tài)決定最高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)斷屏蔽寄存器各位的狀態(tài)決定最高優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求，并將各位的狀態(tài)送入中斷服務(wù)寄存器求，并將各位的狀態(tài)送入中斷服務(wù)寄存器第53頁/共85頁n優(yōu)先權(quán)特殊循環(huán)方式第54頁/共85頁第55頁/共85頁第56頁/共85頁第57頁/共85頁第58頁/共85頁示意圖

7、示意圖中斷向量的物理地址中斷向量的物理地址N4中斷向量的物理地址中斷向量的物理地址N4第59頁/共85頁第60頁/共85頁第61頁/共85頁第62頁/共85頁第63頁/共85頁DMA響應(yīng)響應(yīng)發(fā)存儲(chǔ)器地址發(fā)存儲(chǔ)器地址傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送結(jié)束？傳送結(jié)束？DMA結(jié)束結(jié)束修改地址指針修改地址指針和計(jì)數(shù)器和計(jì)數(shù)器DMA請(qǐng)求請(qǐng)求第64頁/共85頁第65頁/共85頁第66頁/共85頁第67頁/共85頁第68頁/共85頁內(nèi)存內(nèi)存CPU中斷機(jī)構(gòu)中斷機(jī)構(gòu)控制控制/狀態(tài)邏輯狀態(tài)邏輯DMA請(qǐng)求請(qǐng)求標(biāo)志標(biāo)志內(nèi)存地址計(jì)數(shù)器內(nèi)存地址計(jì)數(shù)器字計(jì)數(shù)器字計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器設(shè)備選擇設(shè)備選擇設(shè)備設(shè)備HOLDHLDA溢

8、出溢出信號(hào)信號(hào)+1+1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線第69頁/共85頁內(nèi)存CPU字計(jì)數(shù)器字計(jì)數(shù)器內(nèi)存地址內(nèi)存地址數(shù)據(jù)緩沖器數(shù)據(jù)緩沖器狀態(tài)控制狀態(tài)控制設(shè)備號(hào)設(shè)備號(hào)時(shí)序電路時(shí)序電路設(shè)備設(shè)備1設(shè)備設(shè)備2設(shè)備設(shè)備n選擇線選擇線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線第70頁/共85頁內(nèi)存CPUDMA控制器設(shè)備設(shè)備鏈?zhǔn)蕉嗦沸虳MA內(nèi)存CPUDMA控制器設(shè)備設(shè)備獨(dú)立請(qǐng)求多路型DMA控制器第71頁/共85頁n多個(gè)DMA控制器連接起來擴(kuò)展DMA通道第72頁/共85頁第73頁/共85頁第74頁/共85頁第75頁/共85頁通道通道常用于常用于數(shù)據(jù)流通量很大數(shù)據(jù)流通量很大的的大中型計(jì)算機(jī)大中型計(jì)算機(jī)，便，便于于對(duì)不同類型的對(duì)不同類型的I/OI/O設(shè)備可以進(jìn)行分類管理設(shè)備可以進(jìn)行分類管理第76頁/共85頁第77頁/共85頁第78頁/共85頁第79頁/共85頁6. 什么是中斷源？為什么要安排中斷優(yōu)先級(jí)？什么是中斷嵌套？什么情況下程序會(huì)發(fā)生中斷嵌套？7. 簡述DMA傳送的工作過程。第80頁/共85頁n熟悉IA-32微處理器主要中斷類型，理解向量地址、中斷優(yōu)先權(quán)、中斷嵌套的含義n理解中斷控制器的作用n了解Pentium處理器的中斷機(jī)制第81頁/共85頁第82頁/共85頁第83頁/共85頁第84頁/共85頁