計算機組成原理第八章(白中英版

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1、會計學(xué)1計算機組成原理第八章計算機組成原理第八章(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端口獨立編址端口獨立編址第9頁/共85頁主存主存部分部分I/O部分部分存儲器空間存儲器空間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)主要由附加硬件實現(xiàn)主要由附加硬件實現(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通道方式的進一步發(fā)展，基本獨立于主機工作第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頁斷點中斷服務(wù)程序中斷返回中斷響應(yīng)外設(shè)中斷請求外

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頁外界隨機產(chǎn)生外界隨機產(chǎn)生數(shù)據(jù)交換的實質(zhì)性環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)交換的實質(zhì)性環(huán)節(jié)指令結(jié)束進行指令結(jié)束進行第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（硬件實現(xiàn)）（硬件實現(xiàn)）中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序（軟件實現(xiàn)）（軟件實現(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動作開始動作開始數(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動作結(jié)束動作結(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)程序入口中斷請求中斷請求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級中斷級中斷服務(wù)

5、程序服務(wù)程序2 2級中斷級中斷服務(wù)程序服務(wù)程序3 3級中斷級中斷服務(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頁多個中斷多個中斷同時請求同時請求第49頁/共85頁中斷處理中斷處理又有請求又有請求中斷嵌套：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中斷請求寄存器中斷請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聯(lián)級聯(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頁中斷請求寄存器的各位送入優(yōu)先權(quán)判斷器，根據(jù)中中斷請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)先級的中斷請斷屏蔽寄存器各位的狀態(tài)決定最高優(yōu)先級的中斷請求，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)存儲器地址發(fā)存儲器地址傳送數(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數(shù)器和計數(shù)器DMA請求請求第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中斷機構(gòu)中斷機構(gòu)控制控制/狀態(tài)邏輯狀態(tài)邏輯DMA請求請求標志標志內(nèi)存地址計數(shù)器內(nèi)存地址計數(shù)器字計數(shù)器字計數(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、出溢出信號信號+1+1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中斷請求中斷請求數(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字計數(shù)器字計數(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)備號設(shè)備號時序電路時序電路設(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)備鏈式多路型DMA內(nèi)存CPUDMA控制器設(shè)備設(shè)備獨立請求多路型DMA控制器第71頁/共85頁n多個DMA控制器連接起來擴展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算機大中型計算機，便，便于于對不同類型的對不同類型的I/OI/O設(shè)備可以進行分類管理設(shè)備可以進行分類管理第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？什么是中斷嵌套？什么情況下程序會發(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