12. a) Cho biết ý nghĩa khi nói Bus địa chỉ có
độ rộng 24 bit.
b) Trình bày sơ đồ khối chung của hệ thống vào/ra trong máy tính.
b) Trình bày sơ đồ khối chung của hệ thống vào/ra trong máy tính.
Trả lời:
a) Bus gồm 24 đường dây
dẫn, CPU có khả năng quản lý không gian nhớ là 2 mũ 24 = 16MB
b) CPU thực hiện trao
đổi thông tin với các thiết bị ngoại vi thông qua các thiết bị giao diện (các
khối ghép nối) như sau:
Thiết bị giao diện là
loại thiết bị khả trình (các mạch điều khiển, các mạch có thể lập trình) mỗi
loại thiết bị giao diện đều có 3 loại thanh ghi, mỗi thanh ghi thực hiện 1 chức
năng khác nhau, đó là thanh ghi điều khiển CONTROL nhận và chứa các từ đk xác
lập chế độ làm việc, thanh ghi trạng thái STATUS chứa thông tin trạng thái làm
việc, thanh ghi dữ liệu DATA thực hiện chức năng bộ đệm nơi chung chuyển dữ
liệu vào ra. Mỗi thanh ghi đều được gán 1 địa chỉ nhất định, địa chỉ thnah ghi
dữ liệu được gọi là địa chỉ cơ sơ của công hay gọi tắt là đia chỉ cổng.
13. a)
Trình bày cấu trúc chung của modul vào/ra dữ liệu.
b) Cho
biết ý nghĩa khi nói Bus dữ liệu có độ rộng 32 bit
Trả lời:
a) Thiết bị giao diện
được chế tạo theo từng module, gọi là module vào/ra hoặc còn gọi là control
card (thẻ mạch điều khiển thiết bị). Mỗi module có 3 loại thanh ghi:
Các thanh ghi điều khiển nhận và chứa các từ điều khiển
xác lập chế độ làm việc của thiết bị.
Các thanh ghi trạng thái chứa thông tin phản ánh trạng
thái làm việc của thiết bị ngoại vi.
Các thanh ghi dữ liệu thực hiện chức năng bộ đếm, nơi
trung chuyển dữ liệu ra/vào.
b) Bus gồm 32 đường dây
dẫn, CPU có khả năng xử lý toán hạng 32
bit trong 1 chu kỳ lệnh.
14. Trình
bày phương pháp vào ra dữ liệu theo định trình
Đây là phương
pháp mà quá trình vào/ra được thực hiện tức thời nhờ các lệnh vào/ra và CPU
không cần quan tâm đến trạng thái của thiết bị vào/ra (bao gồm thiết bị giao diện và thiết bị ngoại vi).
Nhược: độ tin
cậy trong truyền, nhận dữ liệu không cao, dữ liệu truyền nhận dễ bị chồng lên
nhau gây mất dữ liệu nếu bên nhận xử lý không kịp.
Phương pháp
này thích hợp với những quá trình vào/ra có chu kỳ cố định và có thể xác định
trước.
15. Trình
bày phương pháp vào ra dữ liệu kiểu thăm dò
CPU kiểm tra
trạng thái sẵn sàng làm việc của thiết bị trước khi việc vào/ra dữ liệu được
thực hiện. Khi thiết bị chưa sẵn sàng làm việc thì CPU lại phải tiếp tục thăm
dò, việc thăm dò được lặp đi lặp lại cho đến khi thiết bị sẵn sàng trao đổi dữ
liệu với CPU thì quá trình nhận dữ liệu được tiếp hành.
Ưu: quá trình
trao đổi dữ liệu có độ tin cậy rất cao vì việc truyền nhận dữ liệu chỉ xảy ra
khi hai bên truyền và nhận đều sẵn sàng.
Nhược: chiếm
dụng nhiều thời gian CPU cho việc thăm dò nên hiệu quả hoạt động của hệ thống
không cao.
16. Trình
bày phương pháp vào/ra dữ liệu theo ngắt cứng.
Khái niệm
ngắt cứng: là CPU phải tạm dừng tiến trình đang thực hiện để chuyển sang chế
thực hiện tiến trình phục vụ ngắt khi có yêu cầu ngắt từ phần mạch bên ngoài
gửi đến CPU.
Phương pháp vào/ra theo ngắt cứng là phương pháp mà thiết bị
vào/ra chủ động khởi tạo quá trình vào/ra dữ liệu nhờ hệ thông ngắt.
Ưu: Quá trình vào/ra dữ liệu được thực hiện ngay khi có yêu
cầu, độ tin cậy cao. Hiệu suất CPU cao vì không mất thời gian thăm dò trạng
thái làm việc của thiết bị vào/ra.
Tuy nhiên phương pháp này vẫn phải thông qua CPU nên hiệu
năng hoạt động toàn hệ thống chưa phải là cao nhất.
17. Trình bày cấu trúc của hệ thống vào/ra
theo ngắt cứng.
Hệ thống ngắt
cứng gồm thiết bị điều khiển ngắt PIC, BUS dữ liệu, các thiết bị vào ra.
PIC nhận các
yêu cầu ngắt IRQi ((I = 0 ÷ 7), xử lí ưu tiên ngắt và
cung cấp số hiệu ngắt có ưu tiên cao nhất cho CPU qua BUS dữ liệu. CPU căn cứ
vào số hiệu này thực hiện quá trình vào ra dữ liệu với chương trình được chọn.
18. Trình bày quá trình vào/ra dữ liệu theo
phương pháp ngắt cứng.
Quá trình xảy
ra cụ thể như sau:
-
CPU đang thực hiên tiến trình A.
- Các thiết bị
vào/ra có yêu cầu phục vụ, phát ra tín hiệu IRQi (I = 0 ÷ 7) tới PIC.
Mỗi thiết bị vào/ra đã được ấn định sẵn một số hiệu ngắt cứng nhất định.
- Thiết bị PIC
lựa chọn số hiệu ngắt có mức ưu tiên cao nhất, phát tín hiệu yêu cầu tới CPU
yêu cầu CPU phục vụ.
- Nếu CPU chấp
nhận ngắt, CPU hoàn thành nốt lệnh đang thực hiện, tiến hành lưu trạng thái của
tiến trình đang thực hiện và trạng thái hiện thời của CPU.
- CPU phát tín
hiệu sẵn sàng phục vụ yêu cầu ngắt tới PIC.
- PIC phát số
hiệu ngắt được chọn tới CPU qua Bus dữ liệu.
- Dựa vào số
liệu này CPU xác định địa chỉ chương trình con phục vụ ngắt, kích hoạt và thực
hiện vào/ra dữ liệu.
- Kết thúc, CPU
lấy lại trạng thái cũ của CPU và tiến trình A vừa bị ngắt để tiếp tục thi hành.
Ưu: quá trình
trao đổi dữ liệu có độ tin cậy rất cao vì việc truyền nhận dữ liệu chỉ xảy ra
khi hai bên truyền và nhận đều sẵn sàng.
Nhược: chiếm
dụng nhiều thời gian CPU cho việc thăm dò nên hiệu quả hoạt động của hệ thống
không cao
19. Trình bày khái niệm quá trình DMA, cấu
trúc của hệ thống vào/ra theo kiểu DMA.
Khái niệm:
-
DMA – Direct Memory Access (truy nhập bộ nhớ
trực tiếp)
-
Quá trình DMA là quá trình vào/ra dữ liệu giữa
bộ nhớ và thiết bị ngoại vi mà không thông qua CPU.
Cấu trúc hệ
thống:
20. Trình bày quá trình vào/ra dữ liệu kiểu
DMA (quá trình DMA).
Quá trình DMA
diễn ra như sau:
-
CPU đang hoạt động bình thường (CPU quản lý hệ
thống BUS gồm bus A – bus địa chỉ, bus D – bus dữ liệu, bus C – bus điều
khiển).
-
DMAC được xác lập chế độ làm việc, nhận thông
tin về địa chỉ đầu khối nhớ chưa dữ liệu và kích thước khối dữ liệu cần truyền.
-
Các thiết bị vào/ra phát tín hiệu DRQi
cho DMAC, DMAC chọn thiết bị có mức ưu tiên cao nhất.
-
DMAC phát tín hiệu BRQ/HOLD = 1 cho CPU, yêu cầu
CPU chuyển nhượng BUS.
-
Nếu CPU chấp nhận, CPU thực hiện nốt chu kỳ máy,
CPU phát tín hiệu BGT/HLDA chấp nhận chuyển nhượng BUS.
-
CPU tự tách ra khỏi hệ thông BUS, quyền điều
khiển BUS thuộc về DMAC.
-
DMAC phát tín hiêu DACKi báo cho
thiết bị yêu cầu được chọn vào/ra dữ liệu. DMAC phát đia chỉ ô nhớ đầu tiên của
khối dữ liệu cần truyền lên bus A, quá trình truyền dữ liệu bắt đầu. Trong quá
trình truyền, DMAC giảm bộ đếm và tăng nội dung của con trỏ chứa địa chỉ cho
đến khi nội dung bộ đếm bằng 0 thì khối dữ liệu đã truyền xong.
-
DMAC kết thúc quá trình DMA, phát tín hiệu
BRQ/HOLD = 0 đến CPU, trả lại quyền điều khiển BUS cho CPU. CPU tiếp tục làm
việc bình thường.
Có 3 kiểu trao đổi dữ liệu DMA:
-
Treo CPU một khoảng thời gian để trao đổi cả
mảng dữ liệu.
-
Treo CPU để trao đổi tưng byte.
-
Tận dụng thời gian CPU không dùng BUS để trao
đổi dữ liệu.
Các chế độ ưu tiên:
-
Ưu tiên cố định: kênh 0 luôn có mức ưu tiên cao
nhất, kênh 3 có mức ưu tiên thấp nhấp
-
Ưu tiên vòng: Kênh nào vừa phục vụ sẽ có mức ưu
tiên thấp nhất, lúc mới thiết lập kênh 0 sẽ có mức ưu tiên cao nhất.
