Bài giảng Kiến trúc máy tính - Bài: Các thiết bị vào/ra - Nguyễn Ngọc Hóa

NGUYỄN Ngọc Hoá
Bộ môn Hệ thống thông tin, Khoa CNTT 
Trường Đại học Công nghệ,
Đại học Quốc gia Hà Nội
Kiến trúc máy tính
Các thiết bị vào/ra
28 October 2015 Hoa.Nguyen@vnu.edu.vn
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 2Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
Nội dung
1. Giới thiệu
2. Khối kiểm soát vào/ra
 Chức năng
 Cấu trúc
3. Kỹ thuật kiểm soát vào/ra
 Programmed I/O
 Interrupt driven I/O
 Direct Memory Access – DMA
 Kênh vào/ra & CPU
4. Interfacing
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 3Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
1. Quản lý vào/ra (I/O)
 Rất nhiều thiết bị ngoại vi –
peripherals, dữ liệu thường
 Khối lượng khác nhau
 Tốc độ khác nhau
 Định dạng khác nhau
 Tốc độ xử lý chậm hơn
nhiều so với CPU và MM
 Cần phải có các khối vào/ra
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 4Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
Thiết bị ngoại vi
 Human readable
 Screen, printer, keyboard
 Machine readable
 Monitoring and control
 Communication
 Modem
 Network Interface Card (NIC)
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 5Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
2. Chức năng của I/O Module
 Kiểm soát và điều phối (timing)
 Truyền thông với CPU/RAM
 Truyền thông với thiết bị ngoại vi
 Tạo cơ chế đệm dữ liệu (Data Buffering)
 Phát hiện và kiểm soát lỗi
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 6Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
Quy trình hoạt động mô đun I/O
1. CPU kiểm tra trạng thái của thiết bị được kiểm soát bởi mô
đun I/O
2. Mô đun I/O trả kết quả trạng thái của thiết bị I/O đó
3. Nếu sẵn sàng, CPU tiến hành truyền/nhận dữ liệu
4. Mô đun I/O lấy dữ liệu từ thiết bị
5. Mô đun I/O truyền dữ liệu đến CPU
Ngoài ra còn có thêm những kỹ thuật truyền dữ liệu khác nữa
như DMA, etc.
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 7Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
Sơ đố khối I/O
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 8Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
3. Kỹ thuật kiểm soát vào/ra
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 9Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
i. Programmed I/O
 Idea: CPU kiểm soát trực
tiếp các thiết bị ngoại vi
 Phát hiện thay đổi (sensing 
status)
 Gửi các lệnh read/write
 Truyền dữ liệu
 CPU phải đợi các I/O 
module hoàn tất các thao
tác lãng phí tài nguyên
CPU
Các bước thực hiện
 CPU requests I/O operation
 I/O module performs operation
 I/O module sets status bits
 CPU checks status bits periodically
 I/O module does not inform CPU 
directly
 I/O module does not interrupt CPU
 CPU may wait or come back later
Computer Architecture –Department of Information Systems @ Hoá NGUYEN 10Department of Information Systems @ NGUYỄN Ngọc Hoá
I/O Commands
 CPU gửi địa chỉ
 Xác định bộ vào/ra (& thiết bị nếu >1 mỗi bộ)
 CPU gửi command
 Control : yêu cầu module thực hiện thao tác
 Ví dụ: quay đĩa, di chuyển đầu từ, 
 Test – kiểm tra trạng thái thiết bị
 Ví dụ: đã được cung cấp nguồn? Có lỗi hay không?...
 Read/Write
 Module truyền dữ liệu sử dụng buffer từ/đến thiết bị