Tiếp tục bài 8, Bài giảng Kiến trúc máy tính và hệ điều hành bài 9 trình bày nội dung về hệ thống nhập xuất, thiết bị ngoại vi, cơ chế DMA, giao tiếp với ngoại vi. Kính mời quý đọc giả tham khảo nội dung chi tiết.
.c om ng BÀI cu u du o ng th an co HỆ THỐNG XUẤT NHẬP CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om THIẾT BỊ NGOẠI VI cu u du o ng th an co ng Mỗi thiết bị ngoại vi gắn vào computer qua liên kết đến I/O module Liên kết dùng để trao đổi control, status data I/O module với thiết bị ngoại vi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Status c om (đến I/O module) Control Data th an co ng (từ I/O modue) Bộ biến đổi cu u du o ng Điều khiển luận lý Bộ đệm Thiết bị ngoại vi Data đến từ môi trường CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng cu u du o ng th an co Human-readable Machine-readable Communication c om Có ba loaiï thiết bị ngoại vi: CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om I/O module cu u du o ng th an co ng Là thực thể nằm máy tính chịu trách nhiệm điều khiển hay nhiều thiết bị ngoại vi để trao đổi data với main memory register CPU=> I/O module có interface CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Address bus co ng Data bus System bus ng th an Control bus cu u du o I/O module Các liên kết đến thiết bị ngoại vi Mơ hình chung I/O module CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Yêu cầu tối thiểu chức cuûa I/O module: cu u du o ng th an co ng Điều khiển định thời Truyền thông với CPU Truyền thông với ngoại vi Đệm liệu Phát lỗi (ví dụ) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng Thanh ghi data Data Logic giao tiếp thiết bị ngoại vi Status Conrol co Data bus c om Giao tiếp với system bus ng Addr bus th an Thanh ghi status/control cu u du o Control bus I/O logic Logic giao tieáp thiết bị ngoại vi Status Conrol Sơ đồ khối I/O module CuuDuongThanCong.com Data https://fb.com/tailieudientucntt .c om Kyõ thuật thao tác I/O cu u du o ng th an co ng Programmed I/O: data trao đổi CPU I/O module CPU thực thi chương trình mà qua điều khiển hoạt động I/O I/O dùng ngắt điều khiển I/O dùng DMA: I/O module nhớ trao đổi data cách trực tiếp CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Programmed I/O cu u du o ng th an co ng CPU phát lệnh đến I/O module I/O module thực tác vụ theo yêu cầu đặt bit thích hợp ghi trạng thái Định kỳ CPU phải kiểm tra trạng thái I/O module nhận thấy tác vụ yêu cầu hoàn tất 10 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 501 sign=1:sẵn sàng ng operand “1” 501 501 202 500 ng th an co Addr 200 u Instruction Start I/O Test I/O Branch Not Ready In (b) Isolated I/O cu Addr 200 201 Thanh ghi trạng thái điều khiển 1: bắt đầu đọc du o Instruction Ld AC Store AC 202 Ld AC Branch if Sign=0 Ld AC (a) Memory-mapped I/O Thanh ghi data nhaäp c om 500 CuuDuongThanCong.com operand 4 201 13 https://fb.com/tailieudientucntt .c om Interrupt-driven I/O cu u du o ng th an co ng CPU phát lệnh I/O chuyển sang phục vụ tác vụ khác I/O module ngắt CPU để yêu cầu phục vụ Interrupt controller 14 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Cơ chế DMA ng th an co ng I/O Module Main Memory Dùng DMA module Khi CPU muốn đọc hay ghi khối data, phát lệnh đến DMA module kèm theo thông tin sau: cu u du o Yêu cầu đọc hay ghi Địa thiết bị Vị trí bắt đầu nhớ Số lượng từ đọc hay ghi 15 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Data count Data register Addr lines Addr register Sơ đồ khối DMA module tiêu biểu Read cu INTR u DMA ACK du o DMA REQ ng th an co ng Data lines Control logic Write 16 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Cơ chế DMA (tiếp theo) cu u du o ng th an co ng CPU chuyển sang công việc khác sau chuyển lệnh đến DMA module DMA module giao phó toàn hoạt động I/O, truyền/nhận toàn khối liệu từ với nhớ Khi hoạt động truyền/nhận liệu hoàn tất DMA module gửi ngắt đến CPU 17 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Cơ chế DMA (tt) cu u du o ng th an co ng DMA module cần lấy điều khiển bus để truyền data DMA module dùng bus CPU không sử dụng buộc CPU vào trạng thái treo tạm thời Kỹ thuật buộc CPU treo tạm thời phổ biến xem thực chu kỳ chiếm hữu (cycle-stealing), DMA module chiếm chu kỳ bus 18 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Lấy lệnh Giải mã lệnh Processor Cycle Processor Cycle Processor Cycle Thực thi lệnh Lưu kết th Processor Cycle Processor Cycle Processor Cycle du o ng Processor Cycle an co ng Instruction Cycle Xử lý ngắt cu u Lấy toán hạng Những thời điểm DMA chiếm hữu CuuDuongThanCong.com Thời điểm ngắt 19 https://fb.com/tailieudientucntt .c om Các cấu hình DMA cu u du o ng th an co ng Dùng DMA module dùng chung Dùng nhiều DMA module Dùng I/O bus giao tiếp với DMA module 20 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DMA module I/O I/O c om th I/O I/O ng du o u cu CPU I/O DMA module Memory an co DMA module CPU Memory ng CPU I/O System bus DMA module Memory I/O bus I/O I/O 21 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om I/O channel Sự tiến chức I/O: cu u du o ng th an co ng CPU điều khiển trực tiếp thiết bị ngoại vi Thêm vào I/O module CPU dùng I/O lập trình không cần ngắt Thêm vào I/O module, sử dụng ngắt, CPU không cần chờ hoạt động I/O I/O module trao đổi trực tiếp với nhớ qua DMA, gửi khối data không thông qua CPU, ngoại trừ thời điểm đầu cuối I/O module cải tiến để trở thành xử lý có thẩm quyền riêng, với tập lệnh đặc biệt dành cho I/O CPU cho xử lý thực chương trình nhớ I/O module có nhớ cục thực máy tính(terminal) 22 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om I/O Channel (tt) cu u du o ng th an co ng Một I/O module nhận lấy hầu hết xử lý chi tiết thực giao thức mức cao gọi I/O channel hay I/O processor I/O channel mở rộng khái niệm DMA Một I/O channel có khả thực thi lệnh I/O, điều khiển toàn hoạt động I/O 23 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om Các đặc tính I/O channel cu u du o ng th an co ng Caùc Inst I/O nằm nhớ chính,được thực xử lý có mục đích đặc biệt nằm I/O channel CPU chương trình nhớ cho I/O channel Chương trình thiết bị, vùng nhớ lưu trữ, thứ tự thao tác cần tiến hành điều kiện lỗi I/O chanel theo thị để điều khiển hoạt động truyền/nhận data 24 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Selector Đường dẫn tín hiệu điều khiển đến CPU I/O controller ng Multiplexor th an co I/O controller ng Data Addr Channel đến Main memory c om Hai kiến trúc I/O channel phổ dụng cu u du o (a) Selector I/O controller I/O controller I/O controller I/O controller CuuDuongThanCong.com (b) Multiplexor https://fb.com/tailieudientucntt 25 .c om Giao tiếp với ngoại vi u du o ng th an co ng Phải phù hợp với chất hoạt động ngoại vi Đặc tính quan trọng nối tiếp hay song song (serial parallel) I/O module phải dàn xếp đối thoại với ngoại vi Đối thoại tổng quát cho hoạt động ghi sau: cu I/O module gửi tín hiệu điều khiển yêu cầu truyền data Ngoại vi phúc đáp ACK I/O module truyền data Ngoại vi báo nhận cho data nhận CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 26 .c om Hai giao tiếp quan troïng cu u du o ng th an co ng SCSI (Small Computer System Interface) 1394 Serial Bus 27 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... cu u du o ng Điều khiển luận lý Bộ đệm Thiết bị ngoại vi Data đến từ môi trường CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng cu u du o ng th an co Human-readable Machine-readable Communication... https://fb.com/tailieudientucntt .c om I/O module cu u du o ng th an co ng Là thực thể nằm máy tính chịu trách nhiệm điều khiển hay nhiều thiết bị ngoại vi để trao đổi data với main memory register CPU=>... cần lấy điều khiển bus để truyền data DMA module dùng bus CPU không sử dụng buộc CPU vào trạng thái treo tạm thời Kỹ thuật buộc CPU treo tạm thời phổ biến xem thực chu kỳ chiếm hữu (cycle-stealing),