Chapter 5 ระบบอินพุตเอาต์พุตและระบบบัส Input/Output and system bus

2. Chapter 5ระบบอินพุตเอาต์พุตและระบบบัสInput/Output and system bus

3. เนื้อหา นิยาม และคำศัพท์ที่ควรรู้เกี่ยวกับไมโครโพรเซสเซอร์และ ไมโครคอมพิวเตอร์ ประวัติความเป็นมาของไมโครโพรเซสเซอร์ ข้อดีข้อเสียของไมโครโพรเซสเซอร์ ข้อพิจารณาในการเลือกใช้ไมโครโพรเซสเซอร์

4. รูปแบบของการอินพุตเอาต์พุตรูปแบบของการอินพุตเอาต์พุต • เมื่อมองจากชุดคำสั่ง แบ่งออกได้ 2 ประเภท • Isolated I/Oไมโครโพรเซสเซอร์จะมีคำสั่งในการจัดการอุปกรณ์อินพุตเอาต์พุตโดยเฉพาะ เช่น คำสั่ง IN คำสั่ง OUT เป็นต้นเช่น Z80, 80x86 เป็นต้น • Memory-Mapped I/Oไมโครโพรเซสเซอร์จะไม่มีคำสั่งที่อ้างอิงอุปกรณ์ I/O โดยเฉพาะ แต่จะสงวนหน่วยความจำไว้บางตำแหน่งสำหรับอ้างอิงI/O devices เช่น MCS-51, 68000 เป็นต้น

5. I/O interface for an input device

6. Parallel vs Serial

7. วิธีการในการติดต่ออินพุต/เอาต์พุตวิธีการในการติดต่ออินพุต/เอาต์พุต • แบ่งได้ 3 รูปแบบหลักๆ ได้แก่ • Polling • Interrupt • DMA

8. Polling • ซีพียูต้องคอยวนลูปตรวจสอบความพร้อมการติดต่อของอุปกรณ์ตลอดเวลา • เมื่อซีพียูถามมา หากอุปกรณ์ไม่ต้องการรับส่งข้อมูลก็จะบอกให้ซีพียูได้รับทราบ • เสียเวลาในการทำงานของซีพียูโดยเปล่าประโยชน์

9. Polling

10. Polling

11. Polling

12. Polling

13. Polling

14. Polling

15. Interrupt • ซีพียูไม่ต้องคอยวนลูปถามความพร้อมส่งข้อมูลของอุปกรณ์แต่ละตัว • อุปกรณ์ใดพร้อมส่งข้อมูลก็จะส่งสัญญาณ อินเตอร์รัพต์ไปให้ซีพียู • ซีพียูจะหยุดทำงานเดิมแล้วหันมาให้บริการอุปกรณ์ที่ส่งขออินเตอร์รัพต์ • เมื่อบริการอินเตอร์รัพต์เสร็จซีพียูจะกลับไปทำงานเดิมที่ค้างไว้ต่อไป

16. Interrupt

17. Interrupt service routine • ISR : interrupt service routine โปรแกรมบริการอินเตอร์รัพต์ • เป็นโปรแกรมที่ถูกเรียกขึ้นมาเมื่อเกิดสัญญาณอินเตอร์รัพต์ • ISR จะต้องเก็บอยู่ในหน่วยความจำหลัก • ISR อาจมีได้หลายตัว เช่น ISR สำหรับคีย์บอร์ด, ISR สำหรับเมาส์ เป็นต้น

18. Interrupt : Example

19. Interrupt : Centralized arbitration

20. Interrupt : Daisy chain

21. DMA • เป็นการรับส่งข้อมูลโดยตรงระหว่างอุปกรณ์ I/O กับหน่วยความจำ โดยไม่ผ่านซีพียู • ใช้ในการส่งข้อมูลปริมาณมากๆ • เหมาะสำหรับการส่งข้อมูลไปยังหน่วยความจำตำแหน่งที่อยู่ติดๆ กัน

22. DMA

23. Computer bus :A single bus structure

24. Mezzanine bus

25. PCI bus : feature • Industry standard • Processor independent • Bus Speed 33, 66 MHz • Transfer rate • 133 Mbyte/S at 32 bit • 266 Mbyte/S at 64 bit • Auto configuration • Synchronous bus with multiplexed Address/Data

26. PCI bus slots From http://usa.asus.com/products/mb/socket754/k8v-d/overview.htm

27. Typical PCI connection for PC

28. Single Data read : no wait state

29. Single Data read : 1 wait state

30. Single Data read : 1 wait state

31. Single Data read : 1 wait state

32. Single Data read : 1 wait state

33. Single Data read : 1 wait state

34. Single Data read : 1 wait state

35. Single Data read : 1 wait state

36. Single Data read : 1 wait state

37. Burst read : no wait state

38. Burst read : with wait state

39. Single Data Write : no wait state

40. Single Data Write : no wait state

41. Single Data Write : no wait state

42. Single Data write : no wait state

43. Single Data write : no wait state

44. Single Data write : no wait state

45. Single Data write : no wait state

46. Single data write : no wait state

47. Burst write : no wait state

48. Burst write : with wait state

49. Serial portInterfacing • RS-232C standard – defined by EIA • Full duplex • Widely Used in PC From http://www.packetradio.com/conns/db9pc.gif

50. UART: Universal Asynchronous receiver/transmitter