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第七章 计算机硬件系统模型

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第七章 计算机硬件系统模型. 学习目的: 在学习了 CPU 子系统、存储子系统、 I/O 子系统及 I/O 设备的基础上,对一个简化的模型机系统从系统级层次进行分析,从而建立整机的概念。. 主 存 M. CPU. 中 断 控 制 器. DMA 控 制 器. 接口1. 接口2. 接口3. 接口4. 接口5. ……. 磁盘. 显示器. 打印机. 键盘. 7.1 模型机系统及其信号互连. 一. 系统组成. 接口卡. 主机板. 7.1 模型机系统及其信号互连. 二. 系统总线 1.电源线 一条+5 V, 一条地线

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第七章 计算机硬件系统模型


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slide1
第七章 计算机硬件系统模型

学习目的:

在学习了CPU子系统、存储子系统、I/O子系统及I/O设备的基础上,对一个简化的模型机系统从系统级层次进行分析,从而建立整机的概念。

slide2

M

CPU

DMA

接口1

接口2

接口3

接口4

接口5

……

磁盘

显示器

打印机

键盘

7.1 模型机系统及其信号互连

一. 系统组成

接口卡

主机板

slide3
7.1 模型机系统及其信号互连

二. 系统总线

1.电源线

一条+5V,一条地线

2.地址线

16条:A15~A0, 寻址空间为:64KW

3.数据线

16条:D15~D0,按字传送。

4.控制信号线

slide4

RESET

READY

MEMR

7.1 模型机系统及其信号互连

有关的控制信号:

1)复位

2)时序信号

  • 时钟 CLOCK
  • 附加同步信号ASCLOCK
  • 就绪

3)数据传送控制

  • 存储器读
slide5

IOR

IOW

MEMW

7.1 模型机系统及其信号互连
  • 存储器写

4)中断控制

  • 输入/输出设备读
  • 输入/输出设备写
  • 设备中断请求: IREQ0~IREQ7 (P375)
  • 中断请求:INTR
  • 中断响应:INTA
slide6
7.1 模型机系统及其信号互连

5)DMA控制

6)总线控制

  • DMA请求: DREQ0~DREQ3
  • DMA批准:DACK0~DACK3
  • 总线请求: HRQ
  • 总线批准:HLDA
slide7

RESET

READY

7.1 模型机系统及其信号互连

三. 各部件的信号线

1. CPU

1)输入信号(由系统总线输入CPU)

  • 电源
  • 复位
  • 附加同步信号ASCLOCK
  • 就绪
  • 中断请求:INTR
  • 总线请求: HRQ
slide8

IOR

IOW

MEMR

MEMW

7.1 模型机系统及其信号互连

2)输出信号(由CPU送往系统总线)

  • 地址 A15~A0
  • 时钟 CLOCK
  • 读/写命令:
  • 中断响应:INTA
  • 总线批准:HLDA

3)双向信号

  • 数据D15~D0
slide9

MEMR

MEMW

7.1 模型机系统及其信号互连

2. 主存储器

1)输入信号

  • 电源
  • 地址 A15~A0
  • 时钟 CLOCK
  • 存储器读
  • 存储器写
  • 刷新批准 DACK0
slide10

READY

7.1 模型机系统及其信号互连

2)输出信号

  • 动态刷新请求: DREQ0
  • 就绪

3)双向信号

  • 数据D15~D0

3. 键盘

由键盘输出到主机板上的信号有键盘数据KD,键盘时钟KC。

slide11

IOR

IOW

7.1 模型机系统及其信号互连

4. 中断控制器

中断控制器位于主机板上,通过系统总线与CPU、各中断源相连接。

1)输入信号

地址 A7~A0

中断响应:INTA

设备中断请求: IREQ0~IREQ7

2)输出信号:

中断请求INTR

3)双向信号:

数据D15~D0

slide12

READY

MEMR

MEMW

7.1 模型机系统及其信号互连

5. DMA控制器

1)输入信号

数据D15~D0

设备DMA请求: DREQ0~DREQ3

总线批准:HLDA

就绪

2)输出信号

slide13
7.1 模型机系统及其信号互连
  • 地址 A15~A0
  • DMA批准:DACK0~DACK3
  • 总线请求: HRQ

3)双向信号:

地址 A7~A0

IOR

IOW

slide14
7.1 模型机系统及其信号互连

6. 磁盘接口 (P378~379)

1)接口与系统总线之间

2)接口与磁盘驱动器之间

7. 显示器接口

8. 打印机接口

9. 通信适配卡

7 2 i o

地址

IOW

IOR

系统总线

打印机

命令/状态寄存器

数据缓冲寄存器

CPU

7.2 模型机典型I/O操作举例

一. 直接程序控制方式的I/O操作

命令/状态寄存器

I/O端口地址A7~A0

CPU

命令字D7~D0

7 2 i o1

地址

IOW

IOR

系统总线

打印机

命令/状态寄存器

数据缓冲寄存器

CPU

7.2 模型机典型I/O操作举例

一. 直接程序控制方式的I/O操作

命令/状态寄存器

输入指令

CPU

状态字

7 2 i o2

地址

IOW

IOR

系统总线

打印机

命令/状态寄存器

数据缓冲寄存器

CPU

7.2 模型机典型I/O操作举例

一. 直接程序控制方式的I/O操作

数据缓冲寄存器

另一个I/O端口地址

CPU

打印字符编码

7 2 i o3
7.2 模型机典型I/O操作举例

二. 程序中断方式下的I/O操作

slide19

地址线

设备选择电路

数据线

命令

系统总线

命令字R

打印机

数据线

状态

状态字R

数据线

数据

数据缓冲器

IRQ5

接口板

控制逻辑

INTR

IRQ0

中断控制器

INTA

D7~0

(8259)

IRQ7

M

主机板

CPU

1.调用打印机

CPU执行输出指令,送命令字,启动设备。

设备选择电路

命令字R

状态字R

2.中断请求、响应、处理

数据缓冲器

3. 打印机打印,CPU并行工作

控制逻辑

中断控制器

7 2 i o4
7.2 模型机典型I/O操作举例

三. DMA方式下的I/O操作

(P382~P383)