第七章 输入输出系统[三]

第七章 输入输出系统
5. 外围处理机方式(Peripheral Processor Unit—PPU) 外围处理机的结构更接近于一般的处理机，甚至 就是一般小型通用计算机。它可完成I/O通道所要完 成的I/O控制，还可完成码制变换、格式处理、数据 块的检错、纠错等操作。它可具有相应的运算处理 部件、缓冲部件，还可形成I/O程序所必须的程序转 移等操作。它可简化设备控制器，而且可用它作为 维护、诊断、通信控制、系统工作情况显示和人机 联系的工具。 外围处理机基本上独立于主机工作。在多数系 统中，设置多台外围处理机，分别承担I/O控制、通 信、维护诊断等任务。有了外围处理机后，计算机 系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能 分散的分布式系统。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
7.1 信息交换的控制方式
信息交换的控制方式一般分为5种类型。
1. 程序查询方式(Programmed Direct Control) 这种方式又称为程序直接控制方式，是指信息交 换的控制完全由主机执行程序来实现。当主机执行到 某条指令时，发出询问信号，读取设备的状态，并根 据设备状态，决定下一步操作，这样要花费很多时间 用于查询和等待，效率大大降低。这种控制方式用于 早期的计算机。现在，除了在微处理器或微型机的特 殊应用场合，为了求得简单而采用外，一般不采用了。
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统
I/O 控制方式
主要由程序实现
主要由附加硬件实现
程序 查询方式
程序 中断方式
DMA方式
通道方式
PPU 方式
图 7.1
外围设备的 I/O 方式
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计算机组成原理
第七章 输入输出系统

刷新和扫描
刷新：使电子束不断地重复扫描整个屏幕的过程 不感到闪烁的刷新频率：＞30次/秒 模拟电视标准：每秒刷新50帧图像 光栅扫描：光栅扫描是从上至下顺序 扫描整个屏幕
逐行扫描 隔行扫描
扫描频率：完成一帧所花时 间的倒数，也叫刷新频率 ( 每 个像素在一秒内被刷新次数) 刷新频率越高、图像越稳定，感觉越舒服
A3 B3 C3 D3
A校验码 B校验码 C校验码 D校验码
RAID5

I/O系统
块交叉分布式奇偶校验盘阵列 数据以块交叉的方式存于各盘，无专用冗余盘， 奇偶校验信息均匀分布在所有磁盘上
校验码 产生器
A0 A1 A2 A3
4校验码
B0 B1 B2
3校验码
C0 C1
2校验码
D0
1校验码
0校验码
E1 E2 E3 E4
磁盘存储器的主要技术指标 （4/4）
• 误码率：是衡量出错概率的参数，等于出错位数与读写总 信息位数之比。 • 价格：通常用位价格来比较各种外存储器。位价格是用设 备价格除以存储器二进制位总容量。 • 一个常识： 每面信息量=每道信息量柱面数 =每道信息量道密度（外半径-内半径） 总容量=每面信息量面数
系统结构
RAID0
I/O系统
数据分块，即把数据分布在多个盘上 非冗余阵列、无冗余信息 严格地说，它不属于RAID系列

A E I
B F J
C G K
D H L
M
系统结构
N
O
etc...
RAID1

I/O系统
亦称镜像盘，使用双备份磁盘 每当数据写入一个磁盘时，将该数据也写到另 一个冗余盘，形成信息的两份复制品

计算机组成原理(简单题)第一章概论1、计算机的应用领域：科学计算、数据处理、实时控制、辅助设计、通信和娱乐。

2、计算机的基本功能：存储和处理外部信息，并将处理结果向外界输出。

3、数字计算机的硬件由：运算器、控制器、存储器、输入单元和输出单元。

4、软件可以分成系统软件和应用软件。

其中系统软件包括：操作系统、诊断程序、编译程序、解释程序、汇编程序和网络通信程序。

5、计算机系统按层次进行划分，可以分成，硬件系统、系统软件和应用软件三部分。

6、计算机程序设计语言可以分成：高级语言、汇编语言和机器语言。

第二章数据编码和数据运算1、什么是定点数？它有哪些类型？答：定点数是指小数点位置固定的数据。

定点数的类型有定点整数和定点小数。

2、什么是规格化的浮点数？为什么要对浮点数进行规格化？答：规格化的浮点数是指规定尾数部分用纯小数来表示，而且尾数的绝对值应大于或等于1/R并小于等于1。

在科学计数法中，一个浮点数在计算机中的编码不唯一，这样就给编码带来了很大的麻烦，所有在计算机中要对浮点数进行规格化。

3、什么是逻辑运算？它有哪些类型？答：逻辑运算时指把数据作为一组位串进行按位的运算方式。

基本的逻辑运算有逻辑或运算、逻辑与运算和逻辑非运算。

4、计算机中是如何利用加法器电路进行减法运算的？答：在计算机中可以通过将控制信号M设置为1，利用加法器电路来进行减法运算。

第三章存储系统1、计算机的存储器可以分为哪些类型？答：计算机的存储器分成随机存储器和只读存储器。

2、宽字存储器有什么特点？答：宽字存储器是将存储器的位数扩展到多个字的宽度，访问存储器时可以同时对对个字进行访问，从而提高数据访问的吞吐量。

3、多体交叉存储器有什么特点？答：多体交叉存储器是由对个相互独立的存储体构成。

每个存储器是一个独立操作的单位，有自己的操作控制电路和存放地址的寄存器，可以分别进行数据读写操作，各个存储体的读写过程重叠进行。

4、什么是相联存储器？它有什么特点？答：相联存储器是一种按内容访问的存储器。

第七章计算机输入/输出系统与接口技术7.1计算机的输入/输出系统一、输入/输出系统的基本组成二、接口电路Interface计算机的CPU和外部设备之间一般不是直接相连的，而是通过一定的接口来连接的。

主机和外设之间的适配电路称为接口电路，相应的程序称为接口程序。

为什么要使用接口：1、接口电路使得CPU可以管理多个外部设备；2、不同外设的工作方式不同，应用不同的接口电路可以将不同的工作方式转换为有利于CPU操作的相同工作方式；比如：电压不同，信号方式不同。

3、外部设备有些速度快，有些速度慢，接口电路可以实现设备与CPU之间的速度匹配；4、有些设备是串行传送数据的，而CPU是并行传送数据的，接口电路可以实现串-并行格式转换；5、CPU只能读写数字信息，通过接口电路可以实现模拟信息的输入输出。

总线接口电路I/O设备接口：接口电路和接口程序三、CPU和输入/输出设备之间传输的信号1、数据信息：数字量、模拟量、开关量；2、状态信息：外设的工作状态；3、控制信息：7.2 微型计算机的常用外部设备1、输入设备：键盘、鼠标2、输出设备：显示器、打印机3、多媒体设备：声卡、图像卡7.3 总线技术Bus一、为什么要用总线？1、分散连接结构2、总线连接方式总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

总线要求在任何一个时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

二、两种总线结构1、单总线结构：2、双总线结构三、总线分类1、片内总线：连接CPU内部个部件，寄存器，ALU等；2、系统总线：包括数据总线，地址总线，控制总线；3、通讯总线：USB，485总线，串行通信总线，并行通信总线。

四、总线标准：为了保证设备接口的通用性，为总线制定了许多国际标准，总线标准可以看作是系统与各模块之间，模块与模块之间的标准界面，界面的任一方只需根据总线标准的要求完成自身一面的接口功能要求，而无需了解其它接口的要求。