lines, the system may now support b

lines, the system may now support both 1024 memory locations and 1024 I/O addresses. Because the address space for I/O is isolated from that for memory, this is referred to as isolated I/O. Figure 7.5 contrasts these two programmed I/O techniques. Figure 7.5a shows how the interface for a simple input device such as a terminal keyboard might appear to a programmer using memory-mapped I/O. Assume a 10-bit address, with a 512- bit memory (locations 0–511) and up to 512 I/O addresses (locations 512–1023). Two addresses are dedicated to keyboard input from a particular terminal. Address 516 refers to the data register and address 517 refers to the status register, which also functions as a control register for receiving processor commands. The program shown will read 1 byte of data from the keyboard into an accumulator register in the processor. Note that the processor loops until the data byte is available. 765 516 Keyboard input data register 43210 765 517 (a) Memory-mapped I/O Keyboard input status and control register 1 ready 0 busy 43210 Set to 1 to start read ADDRESS INSTRUCTION OPERAND COMMENT 200 Load AC "1" Load accumulator Store AC 517 Initiate keyboard read 202 Load AC 517 Get status byte Branch if Sign 0 202 Loop until ready Load AC 516 Load data byte (b) Isolated I/O ADDRESS INSTRUCTION OPERAND COMMENT 200 Load I/O 5 Initiate keyboard read 201 Test I/O 5 Check for completion Branch Not Ready 201 Loop until complete In 5 Load data byte Figure 7.5 Memory-Mapped and Isolated I/O 232 CHAPTER 7 / INPUT/OUTPUT With isolated I/O (Figure 7.5b), the I/O ports are accessible only by special I/O commands, which activate the I/O command lines on the bus. For most types of processors, there is a relatively large set of different instructions for referencing memory. If isolated I/O is used, there are only a few I/O instructions. Thus, an advantage of memory-mapped I/O is that this large repertoire of instructions can be used, allowing more efficient programming. A disadvantage is that valuable memory address space is used up. Both memory-mapped and isolated I/O are in common use. 7.4 INTERRUPT-DRIVEN I/O The problem with programmed I/O is that the processor has to wait a long time for the I/O module of concern to be ready for either reception or transmission of data. The processor, while waiting, must repeatedly interrogate the status of the I/O module. As a result, the level of the performance of the entire system is severely degraded. An alternative is for the processor to issue an I/O command to a module and then go on to do some other useful work. The I/O module will then interrupt the processor to request service when it is ready to exchange data with the processor. The processor then executes the data transfer, as before, and then resumes its former processing. Let us consider how this works, first from the point of view of the I/O module. For input, the I/O module receives a READ command from the processor. The I/O module then proceeds to read data in from an associated peripheral. Once the data are in the module’s data register, the module signals an interrupt to the processor over a control line. The module then waits until its data are requested by the processor. When the request is made, the module places its data on the data bus and is then ready for another I/O operation. From the processor’s point of view, the action for input is as follows. The processor issues a READ command. It then goes off and does something else (e.g., the processor may be working on several different programs at the same time). At the end of each instruction cycle, the processor checks for interrupts (Figure 3.9). When the interrupt from the I/O module occurs, the processor saves the context (e.g., program counter and processor registers) of the current program and processes the interrupt. In this case, the processor reads the word of data from the I/O module and stores it in memory. It then restores the context of the program it was working on (or some other program) and resumes execution. Figure 7.4b shows the use of interrupt I/O for reading in a block of data. Compare this with Figure 7.4a. Interrupt I/O is more efficient than programmed I/O because it eliminates needless waiting. However, interrupt I/O still consumes a lot of processor time, because

Kết quả (Việt) 1:

dây chuyền, Hệ thống có thể hỗ trợ cả trí nhớ 1024 và 1024 I/O địa chỉ. Bởi vì địa chỉ không gian cho I/O là bị cô lập từ đó cho bộ nhớ, điều này được gọi là cô lập I/O. con số 7,5 tương các kỹ thuật lập trình I/O hai. Hình 7.5a Hiển thị như thế nào giao diện cho một thiết bị đầu vào đơn giản như một bàn phím thiết bị đầu cuối có thể xuất hiện để một lập trình viên sử dụng bộ nhớ ánh xạ I/O. Assume một địa chỉ 10-bit, với một bộ nhớ 512-bit (vị trí 0-511) và lên đến 512 I/O địa chỉ (địa điểm 512-1023). Hai địa chỉ dành cho bàn phím đầu vào từ một thiết bị đầu cuối đặc biệt. Địa chỉ 516 dùng để đăng ký dữ liệu và địa chỉ 517 đề cập đến tình trạng đăng ký, mà còn các chức năng như một điều khiển đăng ký tiếp nhận xử lý lệnh. Chương trình Hiển thị sẽ đọc 1 byte dữ liệu từ bàn phím vào một đăng ký ắc quy trong bộ xử lý. Lưu ý rằng bộ vi xử lý vòng cho đến khi các byte dữ liệu có sẵn. 765 516 bàn phím đầu vào dữ liệu đăng ký 43210 765 517 (a) bộ nhớ ánh xạ i/o bàn phím đầu vào tình trạng và kiểm soát đăng ký 1 0 sẵn sàng bận rộn 43210 thiết lập để 1 để bắt đầu đọc địa chỉ hướng dẫn OPERAND bình luận 200 tải AC "1" nạp ắc quy cửa hàng AC 517 bắt đầu bàn phím đọc 202 tải AC 517 nhận được tình trạng byte chi nhánh nếu đăng 0 202 vòng lặp cho đến khi sẵn sàng tải AC 516 tải dữ liệu byte (b) bị cô lập I/O bình luận OPERAND hướng dẫn địa chỉ 200 tải i/o 5 Bàn phím bắt đầu đọc thử nghiệm 201 I/O 5 kiểm tra hoàn thành chi nhánh không sẵn sàng 201 vòng lặp cho đến khi hoàn thành trong 5 tải dữ liệu byte bị cô lập và con số 7,5 bộ nhớ ánh xạ I/O 232 chương 7 / INPUT/OUTPUT với cô lập I/O (hình 7.5b), các cổng I/O có thể truy cập chỉ bằng cách đặc biệt I/O lệnh kích hoạt I/O dòng lệnh trên xe buýt. Đối với hầu hết các loại bộ vi xử lý, có là một bộ các hướng dẫn khác nhau tham khảo bộ nhớ tương đối lớn. Nếu bị cô lập I/O được sử dụng, có những chỉ một vài hướng dẫn I/O. Vì vậy, một lợi thế của bộ nhớ ánh xạ I/O là rằng này tiết mục lớn của các hướng dẫn có thể được sử dụng, cho phép lập trình hiệu quả hơn. Một bất lợi là không gian địa chỉ bộ nhớ có giá trị được sử dụng hết. Cả hai bộ nhớ ánh xạ bị cô lập và I/O chung là sử dụng. 7.4 I/O NGẮT thúc đẩy các vấn đề với lập trình I/O là bộ vi xử lý có phải chờ đợi một thời gian dài cho các module I/O quan tâm để sẵn sàng cho Lễ tân hoặc hoặc truyền dữ liệu. Bộ vi xử lý, trong khi chờ đợi, phải liên tục hỏi cung trạng thái của I/O module. Kết quả là, mức độ hiệu suất của toàn bộ hệ thống suy thoái nặng nề. Một sự thay thế là dành cho các bộ xử lý để thực hiện lệnh một I/O để một mô-đun và sau đó đi vào để làm một số công việc hữu ích khác. Các module I/O sẽ sau đó gây cản trở cho các bộ xử lý yêu cầu dịch vụ khi nó đã sẵn sàng để trao đổi dữ liệu với bộ vi xử lý. Bộ vi xử lý sau đó thực hiện truyền dữ liệu, như là trước đây, và sau đó lại tiếp tục xử lý cũ của mình. Chúng ta hãy xem xét làm thế nào công trình này, đầu tiên từ điểm nhìn của các module I/O. Đối với đầu vào, các module I/O sẽ nhận được một lệnh đọc từ bộ vi xử lý. Các module I/O sau đó tiến hành để đọc dữ liệu từ một thiết bị ngoại vi liên quan. Một khi các dữ liệu trong thanh ghi dữ liệu của mô-đun, các mô-đun tín hiệu ngắt cho bộ vi xử lý trên một dòng điều khiển. Các mô-đun sau đó chờ đợi cho đến khi dữ liệu được yêu cầu của bộ vi xử lý. Khi yêu cầu được thực hiện, các mô-đun nơi dữ liệu của mình trên các xe buýt dữ liệu và sau đó đã sẵn sàng cho một I/O hoạt động. Từ bộ vi xử lý điểm của xem, các hành động đầu vào là như sau. Bộ vi xử lý các vấn đề một lệnh đọc. Nó sau đó đi và làm điều gì đó khác (ví dụ: bộ vi xử lý có thể làm việc trên một số chương trình khác nhau cùng một lúc). Vào cuối mỗi chu trình hướng dẫn, bộ vi xử lý kiểm tra ngắt (hình 3.9). Khi ngắt từ I/O module xảy ra, bộ xử lý tiết kiệm bối cảnh (ví dụ như chương trình đăng ký truy cập và bộ vi xử lý) của chương trình hiện hành và xử lý ngắt. Trong trường hợp này, bộ xử lý đọc từ dữ liệu từ các module I/O và lưu trữ nó trong bộ nhớ. Nó sau đó khôi phục lại bối cảnh của chương trình, nó đã làm việc trên (hoặc một số chương trình khác) và hồ sơ thực hiện. Hình 7.4b cho thấy việc sử dụng ngắt I/O đọc trong một khối dữ liệu. So sánh điều này với các con số 7.4a. Ngắt I/O là hiệu quả hơn được lập trình I/O bởi vì nó loại bỏ không cần chờ đợi. Tuy nhiên, ngắt I/O vẫn còn tiêu thụ rất nhiều thời gian xử lý, bởi vì

Kết quả (Việt) 2:

dây chuyền, hệ thống hiện nay có thể hỗ trợ cả hai năm 1024 và 1024 vị trí bộ nhớ địa chỉ I / O. Bởi vì không gian địa chỉ cho I / O được phân lập từ đó cho bộ nhớ, điều này được gọi là cô lập I / O. Hình 7.5 tương phản hai lập trình tôi kỹ thuật / O. Hình 7.5a cho thấy giao diện cho một thiết bị đầu vào đơn giản như một bàn phím thiết bị đầu cuối có thể xuất hiện với một lập trình viên sử dụng bộ nhớ ánh xạ I / O. Giả sử một địa chỉ 10-bit, với một bộ nhớ 512- bit (địa điểm 0-511) và lên đến 512 I / O địa chỉ (địa điểm 512-1023). Hai địa chỉ được dành riêng cho đầu vào bàn phím từ một khu vực cụ thể. Địa chỉ 516 đề cập đến đăng ký dữ liệu và giải quyết 517 đề cập đến tình trạng đăng ký, trong đó cũng có chức năng như một đăng ký kiểm soát để tiếp nhận các lệnh xử lý. Các chương trình được hiển thị sẽ đọc 1 byte dữ liệu từ bàn phím vào một đăng ký cho ác trong bộ xử lý. Lưu ý rằng các bộ vi xử lý vòng cho đến khi byte dữ liệu có sẵn. 765 516 dữ liệu Bàn phím đầu vào đăng ký 43.210 765 517 (a) I / O trạng Bàn phím đầu vào bộ nhớ ánh xạ và kiểm soát đăng ký 1 đã sẵn sàng 0 bận rộn 43.210 Set 1 để bắt đầu đọc ĐỊA CHỈ toán hạng BÌNH 200 tải AC "1" Store tải ắc AC 517 Tiến hành bàn phím đọc 202 tải AC 517 Nhận Chi nhánh trạng byte nếu Đăng 0 202 vòng cho đến khi sẵn sàng tải AC 516 tải dữ liệu byte (b) Isolated I / O ĐỊA CHỈ toán hạng BÌNH 200 tải I / O 5 khởi bàn phím đọc 201 Kiểm tra I / O 5 Kiểm tra hoàn thành Chi nhánh không sẵn sàng 201 vòng cho đến khi hoàn tất Trong 5 tải dữ liệu byte Hình 7.5 Bộ nhớ-Mapped và Isolated I / O 232 CHƯƠNG 7 / INPUT / OUTPUT với cô lập I / O (Hình 7.5b), các cổng I / O có thể truy cập chỉ bằng lệnh I / O đặc biệt, trong đó kích hoạt các dòng lệnh I / O trên xe buýt. Đối với hầu hết các loại vi xử lý, có một tập hợp tương đối lớn các hướng dẫn khác nhau để tham khảo bộ nhớ. Nếu bị cô lập I / O được sử dụng, chỉ có một vài hướng dẫn I / O. Do đó, một lợi thế của bộ nhớ ánh xạ I / O là tiết mục lớn lệnh này có thể được sử dụng, cho phép lập trình hiệu quả hơn. Một bất lợi là có giá trị không gian địa chỉ bộ nhớ được sử dụng hết. Cả hai bộ nhớ ánh xạ và cô lập I / O được sử dụng phổ biến. 7.4 gián đoạn LÁI I / O Các vấn đề với lập trình I / O là bộ vi xử lý đã phải chờ đợi một thời gian dài cho các I / O module quan tâm để sẵn sàng cho một trong hai tiếp hoặc truyền tải dữ liệu. Các bộ vi xử lý, trong khi chờ đợi, liên tục phải thẩm vấn những trạng thái của module I / O. Kết quả là, mức độ hiệu suất của toàn bộ hệ thống là suy thoái nghiêm trọng. Một cách khác là cho các bộ xử lý để ban hành một lệnh I / O cho một module và sau đó đi vào để làm một số công việc hữu ích khác. Các I / O module sau đó sẽ làm gián đoạn xử lý để yêu cầu dịch vụ khi nó đã sẵn sàng để trao đổi dữ liệu với các bộ vi xử lý. Bộ xử lý sau đó thực hiện việc chuyển giao dữ liệu, như trước đây, và sau đó tiếp tục xử lý trước đây của nó. Chúng ta hãy xem xét cách làm việc này, đầu tiên từ quan điểm của các module I / O. Đối với đầu vào, các I / O module nhận một lệnh READ từ bộ xử lý. Các I / O module sau đó tiến hành đọc dữ liệu từ một thiết bị ngoại vi liên quan. Một khi dữ liệu được đăng ký trong dữ liệu của module, module báo hiệu một ngắt đến bộ xử lý trên một dòng điều khiển. Các mô-đun sau đó chờ đợi cho đến khi dữ liệu của nó được yêu cầu của các bộ xử lý. Khi yêu cầu được thực hiện, các mô-đun đặt dữ liệu lên bus dữ liệu và sau đó sẵn sàng cho một I / O hoạt động. Từ quan điểm của bộ vi xử lý của xem, các hành động cho đầu vào là như sau. Bộ vi xử lý vấn đề một lệnh READ. sau đó nó đi ra và làm điều gì đó khác (ví dụ, bộ vi xử lý có thể làm việc trên các chương trình khác nhau tại cùng một thời điểm). Vào cuối mỗi chu kỳ hướng dẫn, kiểm tra xử lý đối với các ngắt (Hình 3.9). Khi gián đoạn từ các module I / O diễn ra, bộ vi xử lý tiết kiệm bối cảnh (ví dụ, truy cập chương trình và đăng ký xử lý) của chương trình hiện hành và xử lý ngắt. Trong trường hợp này, bộ xử lý đọc từ dữ liệu từ các I / O module và lưu trữ nó trong bộ nhớ. Sau đó nó sẽ khôi phục lại bối cảnh của chương trình đó đã được làm việc trên (hoặc một số chương trình khác) và tiếp tục thực hiện. Hình 7.4b cho thấy việc sử dụng các ngắt I / O để đọc trong một khối dữ liệu. So sánh điều này với hình 7.4a. Gián đoạn I / O là hiệu quả hơn so với lập trình I / O vì nó giúp loại bỏ không cần chờ đợi. Tuy nhiên, làm gián đoạn I / O vẫn tiêu tốn rất nhiều thời gian xử lý, bởi vì