Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 7: Hệ thống vào ra

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

Ch

ươ

ng 7: H  th ng vào ra

ệ ố

Bài gi ng: ki n trúc máy tính và 

ả

ế

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

7. H  th ng vào ra (IO)

ệ ố

 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

7. 1. T ng quan v  h  th ng vào­ra 

ổ

ề ệ ố

Lê Văn Hiệp

 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

1. Gi i thi u chung 

ớ

ệ

 Chức năng: trao đổi thơng 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

2. Các thi t b  ngo i vi

ế ị

ạ

Lê Văn Hiệp

 Chức năng: Chuyển đổi thơng 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, ...

 Các thiết bị truyền thông: modem, card

mạng, ...

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

C u trúc chung c a TBNV

ấ

ủ

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

Các thành ph n chính c a TBNV

ầ

ủ

Lê Văn Hiệp

 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.

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

3. Module vào­ra

 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.

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

Ch c năng c a module vào­ra 

ứ

ủ

Lê Văn Hiệp

 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

C u trúc chung c a module vào­ra

ấ

ủ

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

Các thành ph n c a module vào­ra

ầ

ủ

Lê Văn Hiệp

 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.

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

4. Đ a ch  hóa c ng vào­ra

ị

ỉ

ổ

 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.

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

A. KGĐC b  nh  và KGĐC vào­ra

ộ

ớ

Lê Văn Hiệp

 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)

 Trong trường hợp CPU quản lý được cả 2

KGĐC thì:

 CPU phải có tín hiệu để phân biệt không

gian địa chỉ bộ nhớ và khơng gian địa chỉ
vào-ra.

 CPU phải có các lệnh vào-ra chuyên dụng.

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

Ví d

ụ

Lê Văn Hiệp

 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

B. Các pp đ a ch  hóa c ng vào­ra

ị

ỉ

ổ

Lê Văn Hiệp

 Vào ra riêng biệt (Isolated I/O):

 Cổng vào-ra được địa chỉ hóa theo khơng

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 khơng

gian địa chỉ bộ nhớ.

 Để trao đổi dữ liệu với cổng, trong chương

trình sử dụng các lệnh trao đổi dữ liệu với
bộ nhớ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

7. H  th ng vào ra

ệ ố

 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

7. 2. Các ph

ươ

ng pháp đi u khi n vào­ra 

ề

ể

Lê Văn Hiệp
17

 1. Vào-ra bằng chương trình

 2. Vào-ra điều khiển bằng ngắt

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

1. Vào­ra b ng ch

ằ

ươ

ng 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

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

L u đ  th c hi n

ư

ồ ự

ệ

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

Ho t đ ng

ạ ộ

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

</div>

<!--links-->