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@@ -4,7 +4,7 @@
### 总线基本定义
+ 总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。
+ 总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。是总线复用方式。
+ 共享是指总线上可以挂接多个部件,各个部件之间互相交换的信息都可以通过这组线路分时共享。
+ 分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息,如果系统中有多个部件,则它们只能分时地向总线发送信息。
+ 早期计算机外部设备少时大多采用分散连接方式,不易实现随时增减外部设备。为了更好地解决$I/O$设备和主机之间连接的灵活性问题,计算机的结构从分散连接发展为总线连接。
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+ 从设备:被主设备访问的设备,只能响应从主设备发来的各种总线命令。
+ 总线仲裁原因:
+ 总线作为一种共享设备,不可避免地会出现同一时刻有多个主设备竞争总线控制权的问题。
+ 总线仲裁的定义:
多个主设备同时竞争总线控制权时,以某种方式选择一个主设备优先获得总线控制权称为总线仲裁
+ 总线仲裁的定义:多个主设备同时竞争总线控制权时,以某种方式选择一个主设备优先获得总线控制权称为总线仲裁。
### 总线控制流程
+ 在总线控制中,申请使用总线的设备向总线控制器发出**总线请求**,由总线控制器进行裁决。
+ 若经裁决允许该设备使用总线,就由总线控制器向该设备发出**总线允许**信号。
+ 该设备收到信号后发出**总线忙**信号,通知其他设备总线已被占用。
+ 该设备使用完总线时,将**总线忙**信号撤销,释放总线。
### 总线仲裁分类
@@ -163,11 +169,11 @@
+ 地址线。
+ 设备地址线。
+ 控制线:
+ $BG$:总线允许$\lceil\log_2n\rceil$条。
+ 设备地址线:传输设备地址$\lceil\log_2n\rceil$条。
+ $BR$:总线请求,$1$条。
+ $BS$:总线忙,$1$条。
+ 若设备有$n$个,则需要$\lceil\log_2n\rceil+2$条控制线。(还有$BS$、$BR$
+ 结构特点:用一个计数器控制总线使用权,相对链式查询方式多了一组设备地址线,少了一根总线响应线$BG$;它仍共用一根总线请求线。
+ 结构特点:用一个计数器控制总线使用权,相对链式查询方式多了一组设备地址线,少了一根总线响应线$BG$;它仍共用一根总线请求线。**不需要总线允许**信号。
+ 过程:
+ 当总线控制器收到总线请求信号,判断总线空闲时,计数器开始计数,计数值通过设备地址线发向各个部件。
+ 当地址线上的计数值与请求使用总线设备的地址一致时,该设备获得总线控制权。
@@ -280,6 +286,8 @@
#### 分离式通信
即分离事务通信:
+ 上述三种通信的共同点:一个总线传输周期(以输入数据为例):
+ 主模块发地址、命令,使用总线。
+ 从模块准备数据,不使用总线,总线空闲。
@@ -290,7 +298,7 @@
+ 特点:
1. 各模块均有权申请占用总线。
2. 采用同步方式通信,不等对方回答。
3. 各模块准备数据时,不占用总线
3. 各模块准备数据时,不占用总线。
4. 总线利用率提高。
## 总线标准
@@ -307,6 +315,8 @@
### 标准总览
这是重点,下面的具体介绍可以随便看看:
总线标准|全称|工作频率|数据线|最大速度|特点
:------:|:--:|:------:|:----:|:------:|:--:
ISA|Industry Standard Architecture|8MHz|8/16|8MB/s|系统总线

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@@ -19,19 +19,23 @@
+ 通常采用$I/O$指令和通道指令实现$CPU$和$I/O$设备的信息交换:
+ $I/O$指令:
+ $CPU$指令的一部分。
+ 分为操作码(表明识别$I/O$指令)+命令码(执行的操作)+设备码(操作的设备)
+ 通道指令通道:
+ 机器指令的一部分
+ 反映$CPU$与$I/O$设备交换信息的特点。
+ 分为操作码(表明识别$I/O$指令)+命令码(执行的操作)+设备码(操作的设备)。(与一般指令格式不同)
+ 通道指令(通道程序):
+ 通道自身的指令。
+ 指出数据的首地址、传送字数、操作作命令。
+ 通道指令放在主存中。
+ 由$CPU$执行启动$I/O$设备的指令,通道代替$CPU$对$I/O$设备进行管理。
+ 通道指令放在**主存**中。
+ 通道指令由**通道**执行。由$CPU$执行启动$I/O$设备的指令,通道执行通道指令代替$CPU$对$I/O$设备进行管理。
+ 只有具备通道的$I/O$系统才能执行。
2. $I/O$硬件:
+ 包括外部设备、设备控制器和接口、$I/O$总线等
+ $I/O$接口+设备控制器+外设
+ $I/O$接口
+ 设备控制器:通过设备控制器,$I/O$设备与主板的系统总线相联
+ 外设。
## 外部设备
+ 外部设备也称外围设备,是除了主机以外的、能直接或间接与计算机交换信息的装置。
外部设备也称外围设备,是除了主机以外的、能直接或间接与计算机交换信息的装置。
### 输入设备
@@ -61,8 +65,12 @@
按显示设备所用的显示器件分类:
+ 阴极射线管($CRT$)显示器:$CRT$显示器主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、高压石墨电极和荧光粉涂层及玻璃外壳$5$部分组成。具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等目前$LCD$难以超过的优点。
+ 液晶显示器($LCD$):利用液晶的电光效应,由图像信号电压直接控制薄膜晶体管,再间接控制液品分子的光学特性来实现图像的显示。特点:体积小、重量轻、省电、无辐射、绿色环保、画面柔、不伤眼等
+ 阴极射线管($CRT$)显示器:
+ $CRT$显示器主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、高压石墨电极和荧光粉涂层及玻璃外壳$5$部分组成
+ 具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等目前$LCD$难以超过的优点。
+ 液晶显示器($LCD$
+ 利用液晶的电光效应,由图像信号电压直接控制薄膜晶体管,再间接控制液品分子的光学特性来实现图像的显示。
+ 体积小、重量轻、省电、无辐射、绿色环保、画面柔、不伤眼等。
+ $LED$显示器:通过控制半导体发光二极管进行显示,用来显示文字、图形、图像等各种信息。
+ $LCD$、$LED$是两种不同的显示技术,$LCD$是由液态晶体组成的显示屏,而$LED$则是由发光二极管组成的显示屏。与$LCD$相比,$LED$显示器在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面都更具优势。
@@ -89,6 +97,8 @@
+ $VRAM$容量=分辨率×灰度级位数。
+ $VRAM$带宽=分辨率×灰度级位数×帧频。
每个存储汉字数据的汉字内码占$2B$,表示汉字形体的字形码以$16\times16$点阵表示,为$32B$大小。
#### 打印机
打印机是计算机的输出设备之一,用于将计算机处理结果打印在相关介质上。
@@ -103,11 +113,13 @@
+ 采用电、磁、光、喷墨等物理、化学方法来印刷字符。
+ 优点:速度快;噪声小。
+ 缺点:成本高。
+ 按打印机工作方式不同可分为:
+ 串行打印机
按打印机工作方式不同可分为
+ 串行打印机:
+ 逐字打印。
+ 速度慢。
+ 行式打印机:
+ 行式打印机:
+ 逐行打印。
+ 速度快。
@@ -144,7 +156,8 @@
#### 磁盘存储器
+ 磁盘设备的组成:
+ 存储区域:一块硬盘含有若干个记录面,每个记录面划分为若干条磁道,而每条磁道又划分为若干个扇区,扇区(也称块)是磁盘读写的最小单位,也就是说磁盘按块存取
+ 存储区域:一块硬盘含有若干个记录面,每个记录面划分为若干条磁道,而每条磁道又划分为若干个扇区。
+ **扇区**(也称块)是磁盘读写的最小单位,也就是说磁盘按块存取。
+ 磁头数($Heads$):即记录面数,表示硬盘总共有多少个磁头,磁头用于读取/写入盘片上记录面的信息,一个记录面对应一个磁头。
+ 柱面数($Cylinders$):表示硬盘每一面盘片上有多少条磁道,一个盘组中,不同记录面的相同编号(位置)的诸磁道构成一个圆柱面。
+ 扇区数($Sectors$):表示每一条磁道上有多少个扇区。
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+ 道密度:沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数。
+ 位密度:磁道单位长度上能记录的二进制代码位数。
+ 面密度:位密度和道密度的乘积。
+ 磁盘最里面的位密度最大,最外面的位密度最低。
+ 磁盘最里面的位密度最大,最外面的位密度最低。注意虽然每一道的道密度不同,但是每一道所含的数据量是一样的。
+ 平均存取时间=寻道时间(磁头移动到目的磁道)+旋转延迟时间(磁头定位到所在扇区)+传输时间(传输数据所花费的时间)。
+ 数据传输率:磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数,称为数据传输率。
+ 磁盘地址:
@@ -228,6 +241,8 @@
+ 中断请求触发器$INTR$。
+ 屏蔽触发器$MASK$。
$I/O$指令实现的数据传送是在靠近$CPU$的**通用寄存器**和用来缓冲$I/O$数据的**I/O接口**之间。
#### 接口类型
+ 按数据传送方式:
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#### 接口结构
+ 内部接口:部接口与系统总线相连,实质上是与内存、$CPU$相连。数据的传输方式只能是并行传输。
+ 内部接口:部接口与系统总线相连,实质上是与内存、$CPU$相连。数据的传输方式只能是并行传输。
+ 外部接口:外部接通过接口电缆与外设相连,外部接口的数据传输可能是串行方式,因此$I/O$接口需具有串/并转换功能。
+ $CPU$与$I/O$接口之间通过数据线、地址线、命令线、状态线连接。
+ $I/O$接口与外部设备通过数据线相连,$I/O$接口向外设通过命令线传递命令,外设向$I/O$接口通过状态线传递状态。
@@ -257,7 +272,7 @@
5. 命令寄存器暂存命令,通过命令译码器转换为外设的控制信号。
6. $I/O$接口通过数据线向外设发送控制信号。
7. 外设通过数据线向$I/O$接口输入数据。
8. 数据暂存到数据缓冲寄存器DBR中进行处理。
8. 数据暂存到数据缓冲寄存器$DBR$中进行处理。
9. 外设数据输入完成后,将状态通过状态线输入设备状态标记中。
10. $I/O$接口通过状态线向$CPU$反馈输入完成,产生中断请求。
11. $CPU$收到中断请求后通过命令线反馈中断响应。
@@ -266,7 +281,7 @@
### 端口与地址
+ $I/O$端口是指接口电路中可以被$CPU$直接访问的寄存器。
+ $I/O$端口是指接口电路中可以被$CPU$直接访问的**寄存器**
+ 接口$Interface$
+ 端口$Port$:实际上是寄存器:
+ 数据端口:可读可写。
@@ -285,7 +300,7 @@ $I/O$端口要想能够被$CPU$访间,必须要有端口地址,每一个端
+ $0$到$1013$表示主存单元地址,$1014$到$1023$为$I/O$地址。
+ $10$到$19$表示$I/O$地址,$0$到$9、20$到$1023$为主存单元地址。
+ 优点:
+ 不需要专门的输入/输出指令,可使$CPU$访$I/O$的操作更灵活、更方便。
+ 不需要专门的输入/输出指令,可使$CPU$访$I/O$的**访存指令**操作更灵活、更方便。
+ 使端口有较大的编址空间。
+ 缺点:
+ 端口占用了存储器地址,使内存容量变小。
@@ -297,6 +312,7 @@ $I/O$端口要想能够被$CPU$访间,必须要有端口地址,每一个端
+ 靠不同的指令区分内存和$I/O$设备。
+ 优点:输入/输出指令与存储器指令有明显区别,程序编制清晰,便于理解。
+ 缺点:
+ 需要专门的输入输出端口。
+ 输入/输出指令少,一般只能对端口进行传送操作。
+ 需要$CPU$提供存储器读/写、$I/O$设备读/两组控制信号,增加了控制的复杂性。