8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 1/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

I. Các thiết bị ngoại vi

II. Các môđun I/OIII. Các phương pháp vào ra

IV. Giao diện vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 2/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

I. Các thiết bị ngoại vi

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 3/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

II. Module I/O

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 4/58Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Chức năng

Điều khiển & định thời

Giao tiếp với CPU

Giao tiếp với các thiết bịĐệm dữ liệu (Data Buffering).

Tìm lỗi.

Các bước truyền dữ liệu

CPU kiểm tra tr  ạng thái của module I/O.

Môđun I/O tr ả lại tr ạng thái.Nếu sẵn sàng , CPU yêu cầu truyền data.

Môđun I/O nhận dữ liệu từ thiết bị.

Môđun I/O truyền dữ liệu cho CPU

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 5/58Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Sơ đồ chức năng I/O module

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 6/58Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

III. Các phương pháp vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 7/58Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

CPU điều khiển tr ực tiếp trên I/O

Cảm nhận tr ạng thái

Các lệnh đọc / ghi

Truyền dữ liệu

CPU đợi modul I/O hoàn thành

Lãng phí thời gian của CPU

3.1. Vào ra theo chương trình

Các bước

CPU yêu cầu I/O vận hành.

Modul I/O vận hành.

Modul I/O thiết lập các bit tr ạng thái.CPU kiểm tra tr  ạng thái các bit theo chu kỳ.

Modul I/O không thông tin cho CPU tr ực tiếp.

Modul I/O không ngắt CPU

CPU có thể đợi hoặc tr ở lại sau.

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 8/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Địa chỉ I/OI/O theo chương trình tương tự truy cập bộ nhớ

I/O device được gán một địa chỉ (ID) duy nhất.

Các lệnh CPU chứa đia chỉ (ID) này.

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 9/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Vào ra ánh xạ và vào ra cách biệt bộ nhớMemory- mapped I/O

Các thiết bị và bộ nhớ chia sẻ một khoảng địa chỉ xác định

CPU coi các thanh ghi tr ạng thái và dữ liệu của các modul I/Onhư các vị trí của bộ nhớ.

Không có các lệnh đặc biệt cho I/O.

Có r ất nhiều câu lệnh truy nhập bộ nhớ, việc lập trình hiệu quảhơn

Isolated I/O

Các khoảng địa chỉ riêng biệt.

Các dòng lệnh chỉ ra địa chỉ là vị trí bộ nhớ hay thiết bị I/O.

Có các lệnh đặc biệt dành cho I/O Tập lệnh hạn chế.

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 10/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 11/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

3.2. Vào ra điều khiển bằng ngắt• CPU đưa lệnh đọc.

• Modul I/O nhận dữ liệu từ thiết bị ngoại vi trong khi CPU

không làm gì cả.• Modul I/O ngắt CPU

• CPU yêu cầu dữ liệu

• Modul I/O truyền dữ liệu

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 12/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 13/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 14/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Ví dụ:

• 80x86 có một đường ngắt

• Các hệ thống 8086 sử dụng một bộ điều khiển ngắt 82C59A

• 82C59A có 8 đường ngắt

• 82C59A chấp nhận các ngắt

• 82C59A xác định mức ưu tiên

• 82C59A báo hiệu cho 8086 (raises INTR line)• CPU thừa nhận

• 82C59A đặt vector đúng lên bus dữ liệu

•

CPU xử lý ngắt

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 15/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Hệ thống ngắt bus ISA

• ISA bus nối ghép hai bộ 82C59A với nhau

• Liên kết qua IRQ 2

• Cho ta 15 đường ngắt

 –  16 đường tr ừ 1 cho liên kết

•

IRQ 9 được sử dụng để chặn yêu cầu ngắt tại IRQ 2• Được hợp nhất trong chipset

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 16/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

ố

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 17/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Vi mạch vào ra lập trình được 82C55A

ố

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 18/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

ố

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 19/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

3.3. Vào ra tr ực tiếp khối nhớ

• I/O theo chương trình và điều khiển bằng ngắt yêu cầu can

thiệp của CPU

•

Tốc độ truyền bị giới hạn• Tốc độ chậm khi truyền lượng dữ liệu lớn

Chức năng DMA module

• Đòi hỏi thêm Module trên bus

• Bộ điều khiển DMA tiếp quản việc điều khiển hệ thống của CPU

3/2009 IOHệ thố à

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 20/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

3/2009 IO tHệ thố à

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 21/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Nguyên tắc hoạt động DMA

• Khi cần đọc ghi 1 khối dữ liệu CPU thông tin cho bộ điều

khiển DMA :

 –  Read/Write

 –  Địa chỉ thiết bị

 –  Địa chỉ bắt đầu của khối bộ nhớ cho dữ liệu

 –  Lượng dữ liệu được truyền

• CPU tiếp tục công việc khác

• Bộ điều khiển DMA được ủy quyền truyền toàn bộ khối dữliệu

• Bộ điều khiển DMA gửi tín hiệu ngắt cho CPU sau khi kết

thúc

3/2009 IO systemHệ thố à

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 22/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

3/2009 IO systemHệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 23/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

Cấu hình DMA

• Một bus, bộ điều khiển DMA tách r ời

• Mỗi lần truyền sử dụng bus 2 lần

 – 

Từ I/O tới DMA sau đó từ DMA tới bộ nhớ• CPU bị dừng 2 lần

3/2009 IO systemHệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 24/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

• Một bus, bộ điều khiển DMA được tích hợp

• Bộ điều khiển có thể hỗ tr ợ nhiều hơn 1 thiết bị

•

Mỗi lần truyền sử dụng bus 1 lần –  Từ DMA tới bộ nhớ

• CPU bị dừng 1 lần

3/2009 IO systemHệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 25/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

• Chia sẻ bus I/O

• Bus hỗ tr ợ tất cả các thiết bị có hỗ tr ợ DMA

• Mỗi lần truyền sử dụng bus 1 lần

 –  Từ DMA tới bộ nhớ

• CPU bị dừng 1 lần

3/2009 IO systemHệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 26/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

3.4. Kênh I/O

3/2009 IO systemHệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 27/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

IV. Giao diện vào ra

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 28/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

yHệ thống vào ra

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 29/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

yHệ thống vào ra

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 30/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Hệ thống vào ra

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 31/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Hệ thống vào ra

Tin hiệu cổng nối tiếp

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 32/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Hệ thống vào ra

Cách nối dây

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 33/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

ệ g

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 34/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

ệ g

Cáp máy in (LPT)

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 35/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

ệ g

Cổng USB

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 36/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 37/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Chức năng bộ điều khiển USB (master)• Thăm d ò từng thiết bị để biết nhu cầu nhập xuất dữ liệu

• Quản lý thông tin đến CPU cho tất cả các thiết bị chỉ dùng duy

nhất một kênh IRQ, một dải địa chỉ I/O và một kênh DMA• Tự động gán tài nguyên hệ thống lúc khởi động (startup) cùng

với OS)

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 38/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Cổng IEEE 1394

• Còn được gọi là FireWire và iLink

• Truyền số liệu nối tiếp nhưng nhanh hơn USB

• Có thể cung cấp tốc độ 1.2 Gbps• Có thể thay thế cho SCSI đối với các thiết bị

multimedia dung lượng lớn

•

Các thiết bị có thể được xâu chuỗi vào nhau vàđược quản l ý bởi bộ điều khiển chủ sử dụng chung tài nguyên hệ

thống

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 39/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Phân loại cổng IEEE 1394

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 40/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Thiết bị IEEE 1394

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 41/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Kết nối theo chuẩn PCI

• Bus PCI là bus I/O chuẩn hiện nay

• Các thiết bị nối với bus PCI có thể chạy với tốc độ khác với tốc

độ của CPU• Thường dùng cho các thiết bị yêu cầu tốc độ cao (Card mạng

hoặc card chủ SCSI)

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 42/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 43/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 44/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Monitor: CRT

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 45/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Monitor: LCD

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 46/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Video card

 Yêu cầu của video card:

• Chất lượng hình ảnh (Độ phân giải và Màu sắc)

• Đặc tr ưng tiết kiệm điện năng• Dễ cài đặt v à sử dụng

 Yếu tố quyết định nhất của 1card video:

• Bus dữ liệu• Dung lượng RAM video

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 47/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 48/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Các kiểu bus sử dụng cho video card

• Bus VESA (Video Electronics Standards

Association)

• Bus PCI• Bus AGP

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 49/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

VESA

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 50/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

AGP bus

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 51/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Card gia tốc đồ họa

Card video có bộ xử lý riêng để tăng cường tính năng hiển thịthông tin của PC

Giảm bớt gánh nặng cho CPU trong

• Giải mã MPEG

• Đồ hoạ 3-D

• Cổng kép• Chuyển đổi không gian màu

• Interpolated scaling

• EPA Green PC support

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 52/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Chế độ văn bản

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 53/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Hiển thị ký tự trên màn hình

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 54/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Chế độ text: 2 byte/ký tự - 1 byte thuộc tính, 1 byte ASCII

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 55/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Khuôn dạng của byte thuộc tính

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 56/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Màu của k ý tự

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 57/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Chế độ đồ họa: Độ phân giải và độ sâu màu

• Độ phân giải mxn

m = số lượng pixel theo chiều ngang

n = số lượng pixel theo chiều đứng• Độ phân giải càng cao thì hình ảnh càng mịn

• Độ sâu màu: D màu hoặc b bit

D = số lượng màu mà pixel có thể hiển thị

b = log2D = số bit dùng để biểu diễn màu của pixel

• Dung lượng RAM video cần thiết = m x n x b (bit)

3/2009 IO system  Hệ thống vào ra

8/8/2019 Chuong 4_He Thong Vao Ra

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4he-thong-vao-ra 58/58

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Ví dụ về mã hóa màu