Hệ thống vào ra ( môn học Hệ Điều Hành)
NỘI DUNG 14: HỆ THỐNG NHẬP XUẤT TRONG MÁY TÍNH Tổng quan hệ thống nhập xuất Phương pháp điều khiển nhập xuất Nối ghép thiết bị ngoại vi Các cổng vào thông dụng Môn Học: Hệ điều hành GV: Nguyễn Thị Ngọc Tú Mai Quang Vinh Dương Phương Nam Dương Xuân Bình Nguyễn Thị Hải Yến TỔNG QUAN HỆ THỐNG VÀO RA Khái niệm hệ thống vào ra: Chức năng: -Trao đổi thông tin máy tính với mơi trường - bên ngồi Các thao tác -Đưa liệu vào máy tính -Xuất liệu ngồi máy tính Các thành phần chính: -Thiết bị ngoại vi - Module ghép nối vào TỔNG QUAN HỆ THỐNG VÀO RA Thiết bị ngoại vi: Chức năng: phương tiện trao đổi thông tin bên bên ngồi máy tính Đặc điểm thiết bị ngoại vi: Tốc độ làm việc chậm CPU RAM nhiều → cần có Module vào để ghép nối thiết bị ngoại vi vào hệ thống Bus máy tính TỔNG QUAN HỆ THỐNG VÀO RA Phân loại: •Thiết bị nhập: Bàn phím, chuột máy tính, máy quét ảnh, camera, máy thu âm •Thiết bị xuất: Màn hình, loa, máy in •Thiết bị xuất nhập: Modem, NIC, Driver, Cấu trúc tổng quát thiết bị ngoại vi: •Bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi liệu bên bên ngồi máy tính •Bộ đệm liệu: lưu trữ liệu trung gian máy tính thiết bị ngoại vi, đặt bên thiết bị ngoại vi •Khối logic điều khiển: điều khiển hoạt động thiết bị ngoại vi theo tín hiệu từ Module I/O gửi tới thiết bị TỔNG QUAN HỆ THỐNG VÀO RA Hình mơ tả chuyển đổi tín hiệu vào TỔNG QUAN HỆ THỐNG VÀO RA Module vào ra: Chức năng: nối ghép thiết bị ngoại vi với bus máy tính •Điều khiển định thời •Trao đổi thơng tin với CPU •Trao đổi thơng tin với thiết bị ngoại vi •Đệm máy tính với thiết bị ngoại vi •Phát lỗi thiết bị ngoại vi TỔNG QUAN HỆ THỐNG VÀO RA Module vào ra: Cấu trúc chung: • Thanh ghi đệm liệu: đệm liệu q trình trao đổi • Cổng nối ghép vào ra: kết nối thiết bị ngoại vi, cổng có địa xác định chuẩn kết nối riêng phụ thuộc sơ đồ chân • Thanh ghi trạng thái/điều khiển: lưu thông tin trạng thái cho cổng vào • Khối logic điều khiển: điều khiển Module vào CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Phân loại: •Vào chương trình •Vào ngắt •Truy cập nhớ trực tiếp DMA(*) * Direct memory access (DMA) phương pháp cho phép thiết bị Input/Output(I/O) gửi nhận liệu trực tiếp tới từ nhớ mà khơng cần thơng qua CPU. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA BIOS ở viết tắt cụm từ tiếng Anh (Basic Input/Output System) : •Có nghĩa là Hệ thống xuất nhập BIOS nằm bên máy tính cá nhân, trên bo mạch •BIOS xem chương trình chạy máy tính khởi động. •Nó chứa sẵn chip PROM, EPROM nhớ flash bo mạch Chức BIOS: - Kết nối chạy trình điều khiển (driver) cho thiết bị ngoại vi (chuột, bàn phím, usb…), đọc thứ tự ổ cứng để khởi động hệ điều hành, hiển thị tín hiệu lên hình v.v… CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Chương trình BIOS truyền thống, giao diện đơn giản nhiên lại mang nhiều tính CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Vào chương trình: Ngun tắc chung: •Sử dụng lệnh vào chương trình để trao đổi liệu với cổng vào •Khi CPU thực CT, gặp lệnh vào CPU điều khiển trao đổi liệu với cổng vào CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Hoạt động vào chương trình: •CPU gặp lệnh trao đổi vào ra, yêu cầu thao tác vào •Module vào thao tác vào •Module vào thiết lập bit trạng thái •CPU kiểm tra bit trạng thái: Nếu chưa sẵn sàng quay lại kiểm tra lại Nếu sẵn sàng chuyển sang trao đổi liệu với Module vào CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Vào chương trình: Nhận xét: •CPU trực tiếp điều khiển vào ra: đọc trạng thái, kiểm tra trạng thái, thực trao đổi •Trong trường hợp nhiều thiết bị cần trao đổi liệu thiết bị chưa sẵn sàng →tốn nhiều thời gian CPU •Việc thực trao đổi đơn giản CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Vào ngắt: Nguyên tắc chung: •CPU khơng phải đợi trạng thái sẵn sàng Module vào •Module vào sẵn sàng phát tín hiệu u cầu ngắt CPU •CPU thực CT vào tương ứng để trao đổi liệu •CPU trở lại CT bị ngắt CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Truy cập nhớ trực tiếp (DMA): •Nhược điểm phương pháp trên: CPU tham gia trực tiếp vào trao đổi liệu việc trao đổi với lượng liệu nhỏ •Phương pháp DMA sử dụng thêm Module phần cứng DMAC (DMA Controler)→không cần CPU trao đổi liệu trao đổi với lượng liệu lớn CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Cơ chế hoạt động DMA GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI Các kiểu nối ghép vào ra: Nối ghép nối tiếp Nối ghép song song GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI Nối ghép nối tiếp: • Truyền bit • Cần có chuyển đổi từ song song sang nối tiếp • Tốc độ chậm • Cần đường truyền liệu GHÉP NỐI THIẾT BỊ NGOẠI VI Nối ghép song song: •Truyền bit song song •Tốc độ truyền nhanh •Cần đường truyền song song •Tốn nhiều dây dẫn CÁC CỔNG GHÉP NỐI THƠNG DỤNG Cổng kết nối chuột bàn phím PS thông dụng khoảng 10 năm trước CÁC CỔNG GHÉP NỐI THÔNG DỤNG Cổng kết nối máy in CÁC CỔNG GHÉP NỐI THÔNG DỤNG VGA (Video Graphic Adapter): cổng nối ghép hình CÁC CỔNG GHÉP NỐI THƠNG DỤNG Cổng USB thông dụng 2.0 3.0(màu xanh) hỗ trợ hub tối đa 17 thiết bị NỘI DUNG 14: HỆ THỐNG NHẬP XUẤT TRONG MÁY TÍNH Thuyết trình: Mai Quang Vinh Tổng hợp kiến thức: Dương Xuân Bình, Nguyễn Hải Yến Dựng slide : Dương Phương Nam Mọi hình ảnh sử dụng trích nguồn từ internet, có quyền GV: Nguyễn Thị Ngọc Tú ... CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Vào chương trình: Nhận xét: •CPU trực tiếp điều khiển vào ra: đọc trạng thái, kiểm tra trạng thái, thực trao đổi •Trong trường... cổng vào •Khi CPU thực CT, gặp lệnh vào CPU điều khiển trao đổi liệu với cổng vào CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Hoạt động vào chương trình: •CPU gặp lệnh trao đổi vào ra, yêu cầu thao tác vào. .. ghi trạng thái /điều khiển: lưu thông tin trạng thái cho cổng vào • Khối logic điều khiển: điều khiển Module vào CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀO RA Phân loại: Vào chương trình Vào ngắt •Truy