Tài liệu Cấu trúc máy tính P8 ppt

Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S81



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
CHƯƠNG 5
Trao đổi thông tin


Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S82



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
CPU1 CPU2
Bộ nhớ
Xuất / nhập
Tại sao phải trao đổi thông tin ?
Bằng cách nào ?
Thiết bị
ngoại vi
Xuất / nhập
Xuất / nhập
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S83



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh

Bộ nhớ dùng chung
1. Cả hai CPU đều truy xuất được vùng nhớ chung.
2. Một trong hai CPU (master) có quyền cấm CPU (slave) còn lại truy xuất.
3. Tốc độ trao đổi cao.
4. Cần có mạch chọn địa chỉ bộ nhớ.
5. Tầm địa chỉ truy xuất bộ nhớ của 2 CPU có thể khác nhau (tùy thuộc
mạch giải mã địa chỉ).
6. Mỗi CPU có thể có vùng nhớ riêng.
7. Cần phân định cấu trúc (khung) cho vùng nhớ chung.
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S84



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
CPU
Card
màn hình
RAM
màn hình
Màn hình
RAM
màn hình
Địa chỉ A0000 ÷ BFFFF
Màn hình máy IBM/PC
Địa chỉ phân trang 64 KB
Tín hiệu
RGB
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S85

Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
80 cột
25
dòng
(dòng 0,cột 0)
có địa chỉ
B800:0000
(dòng i,cột j) có địa chỉ B800:0000 + (i ∗ 160 + j ∗ 2)
- Mỗi ký tự lưu bằng 2 byte.
- Byte địa chỉ thấp chứa mã ASCII.
- Byte địa chỉ cao chứa mã màu
Màu nền
Màu chữ
Sáng Chớp
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S86



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Kiểm tra trạng thái
1. Dùng để trao đổi thông tin với I/O.
2. Phần điều khiển I/O phải có thanh ghi trạng thái để phản ánh tức thời trạng
thái hoạt động của thiết bị ngoại vi
hoặc trạng thái hoạt động của bản
thân phần điều khiển I/O
.

3. CPU cần kiểm tra thường xuyên và định kỳ thanh ghi trạng thái.
4. Hiệu suất thấp, lãng phí thời gian CPU.
5. Đoạn chương trình lặp vòng kiểm tra trạng thái không thể thiếu trong
chương trình.
6. Phương pháp này chỉ dùng tốt khi CPU không làm công việc gì khác.
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S87



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Bắt đầu
Kiểm tra
bit Ready
công việc I/O
Đ
S
công việc chính
nhập thanh ghi
trạng thái
Kiểm tra
bit Ready
Lưu đồ kiểm tra trạng thái
Yếu tố thời
gian
(Time out)
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S88

Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Yêu cầu
ngắt quãng
Xuất
nhập
Cần trao đổi
thông tin

CPU
Thiết bị
ngoại vi
Chương trình chính

Chương trình phục vụ ngắt quãng



Interrupt
Chấp nhận
ngắt quãng
Yêu cầu
ngắt quãng
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S89



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Yêu cầu phần cứng

1. Phần điều khiển I/O phải có đường cung cấp tín hiệu yêu cầu ngắt quãng.
2. CPU phải có tín hiệu trả lời chấp nhận ngắt quãng cho phần điều khiển thiết
bị.
3. Khi phần điều khiển thiết bị nhận được tín hiệu chấp nhận ngắt quãng từ
CPU, nó phải cung cấp một thông tin lên tuyến dữ liệu có liên quan đến
cách truy xuất chương trình phục vụ ngắt quãng mà thường được gọi là
vector ngắt
.
4. CPU lấy vector ngắt từ tuyến dữ liệu (cất tạm đâu đó nếu cần).
5. CPU đẩy giá trị bộ đếm chương trình và thanh ghi trạng thái chương trình
(PSW) vào stack.
6. CPU định vị chương trình phục vụ ngắt thông qua vector ngắt và chuyển
điều khiển đến đó.
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S90



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Yêu cầu phần mềm
1. Bảo vệ các thanh ghi có sử dụng trong chương trình phục vụ ngắt (thường
dùng stack).
2. Xác định chính xác thiết bị gây ra ngắt quãng trong trường hợp nhiều thiết
bị dùng chung vector ngắt.
3. Đọc nội dung các thanh ghi có liên quan đến thiết bị.
4. Nếu có lỗi xuất nhập thì xử lý trong chương trình phục vụ ngắt.
5. Xử lý nhập hoặc xuất dữ liệu.
6. Báo hiệu kết thúc ngắt cho phần điều khiển ngắt quãng nếu cần.
7. Phục hồi các thanh ghi đã bảo vệ.
8. Làm lệnh TRỞ VỀ TỪ NGẮT QUÃNG để trả điều khiển cho chương trình

đang bị ngắt.
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S91



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Bộ nhớ
CPU Xuất/nhập
Thiết bị
ngoại vi
Byte thông
tin nhập
Byte thông
tin xuất
Quá trình chuyển ngoại vi - bộ nhớ
Quá trình chuyển bộ nhớ - ngoại vi
Nhập
Xuất
Ghi
Đọc
Hoạt động xuất nhập bình thường
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S92



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Lưu lượng thông tin lấy từ Sound card
Tần số lấy mẫu : 44100 Hz

Độ lớn lấy mẫu : 16 bit
Số kênh stereo : 2

Tín hiệu

Các điểm lấy mẫu

U

t

44100 mẫu / s
2 byte / kênh
4 byte / mẫu
44100 x 4 ≈
≈≈
≈
Tốc độ 1x của CDROM
150 KB / s
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S93



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Lưu lượng thông tin lấy từ Video capture card
Số điểm ngang : 800
Số điểm dọc : 600
Số bit màu : 32
Số hình trên s : 30

800 pixels
32 bits màu / pixel
600 pixels
800 x 600 x 4 = 1.920.000 bytes / hình
DVD
1.920.000 x 30 =
55 MB / s
VCD
320 x 240 x 4 x 30 =
8.8 MB / s
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S94



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Hoạt động xuất nhập dùng cơ chế DMA
Bộ nhớ
CPU
Xuất/nhập
Thiết bị
ngoại vi
DMAC
BUS
Yêu cầu BUS
Chấp nhận
nhường BUS
DMAC chiếm BUS để điều khiển
Cần trao

đổi thông
tin với lưu
lượng lớn
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S95



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh
Các thông tin mà DMAC cần giữ
1. Địa chỉ vùng nhớ sẽ làm DMA.
2. Số byte cần chuyển trong quà trình DMA.
3. Thiết bị xuất nhập dùng cơ chế DMA.
4. Chiều làm DMA.
Tổ chức cấu trúc máy tính C5 Vấn đề trao đổi thông tin / S96



Khoa Công nghệ thông tin Đại học Bách khoa tp.HCM
Biên soạn : Nguyễn Xuân Minh

DMA theo trang
DMAC chuyển tối đa 64 KB
(DMAC 8237A)
Bộ nhớ hệ thống
1 MB
Phân thành trang 64 KB
(16 trang)
1
2

làm DMA 2 lần
Trang i Trang i + 1
Thanh ghi chứa địa chỉ
trang DMA (4 bits)
làm DMA 1 lần
Trang i + 2