第4章输入输出系统教学讲义
《输入／输出》课件
制作课件，包括文字、图片、视频等元素 测试课件，确保内容准确无误 修改和完善课件，提高课件质量
输入输出课件使用
04
技巧
使用方法
打开PPT课件，点击“开始”菜单， 选择“新建幻灯片”。
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01
输入输出课件介绍
课件背景
输入输出PPT课件是针对计算机科学领域的教学课件 主要内容包括输入输出设备的工作原理、分类和应用 适用于计算机科学、电子工程等相关专业的学生和教师 旨在帮助学生理解输入输出设备的工作基本概念和分类 讲解输入输出设备的工作原理和特点 演示输入输出设备的使用方法和注意事项 提高学生对输入输出设备的理解和应用能力
教师：用于课堂 教学，提高教学 质量
学生：用于自学， 提高学习效率
培训师：用于企 业培训，提高员 工技能
自学者：用于自 我提升，拓宽知 识面
02
输入输出课件内容
输入输出概念
输入：从外部获取信息，如键盘、鼠标、触摸屏等 输出：将处理后的信息输出到外部设备，如显示器、打印机等 输入输出设备：键盘、鼠标、显示器、打印机等 输入输出接口：USB、HDMI、VGA等
使用“插入”菜单，选择“图片”、 “图表”等元素，丰富课件内容。
使用“动画”菜单，为幻灯片添加 动画效果。
使用“幻灯片放映”菜单，预览课 件效果，调整播放顺序。
使用场景
教学演示：教师 在课堂教学中使 用，帮助学生理 解输入输出概念
培训讲座：企业 培训中使用，提 高员工工作效率
学术交流：学术 会议上使用，展 示研究成果
未来发展趋势
智能化：AI技术在输入输出领域的应用将越来越广泛，如语音识别、图像识别等
plc讲义第四章 西门子S7-200 PLC
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6 CPU操作模式
（ 1）在PLC 上有 3个挡位（ RUN 、 TERM、 STOP ）的方式开 关。 （2）CPU有RUN、STOP两种状态。 （ 3）当方式开关处在 TERM 方式时，可用编程工具实现 RUN、STOP。
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（1）主机CPU模块内部配 备的EEPROM，上装程 序时，可自动装入并永久 保存用户程序、数据和 CPU的组态数据。
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5 存储系统
（ 2 ）用户可以定义存储器保持范围或用程序将存储在 RAM中的数据备份到EEPROM存储器。 （ 3）主机CPU 提供一个超级电容器，可使 RAM中的程序 和数据在断电后保持几天之久。 （ 4 ） CPU 提供一个可选的电池卡，可在断电后超级电容 器中的电量完全耗尽时，继续为内部RAM存储器供电， 以延长数据所存的时间。 （ 5 ）可选的存储器卡可使用户像使用计算机磁盘一样来 方便地备份和装载程序和数据。
Q1.0 Q1.1
CPU 214
I.0 I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 I.6 I.7
DI 8 x DC24V
SIMATIC S7-200
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S7-300
S7-300是模块化的中型PLC，有5种不同档次的CPU，可 选择不同类型的扩展模块，扩展多达32个模块。
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二、主机结构及性能特点
1 主机外形
S7-200主机模块主要有：CPU 221、 CPU 222、 CPU 224 （224XP）、 CPU 226（226XM），其外型如图：
人教版生物必修一同步名师导学讲义：第四章 物质的输入和输出 第3节 物质跨膜运输的方式 含答案
第3节物质跨膜运输的方式学习目标1．举例说明物质跨膜运输方式的类型及特点。
(重点) 2．说出被动运输与主动运输方式的异同点。
(难点) 3．阐述主动运输对细胞生活的意义。
核心概念被动运输自由扩散协助扩散主动运输胞吞胞吐一、被动运输和主动运输——跨膜运输1．被动运输2．主动运输[预习反馈]连线。
__①—b—Ⅰ__②—c—Ⅱ__③—a—Ⅲ____二、大分子物质的运输？思考1．结合主动运输所需要的条件分析，与主动运输有关的细胞器有哪些？提示：核糖体、线粒体。
2．葡萄糖不能通过无蛋白质的磷脂双分子层，但是小肠细胞能大量吸收葡萄糖，对此该如何解释？提示：葡萄糖的跨膜运输需要载体蛋白的协助，推测小肠上皮细胞的细胞膜上有能够转运葡萄糖的蛋白质。
H 活学巧练uo xue qiao lian 判断题1．大分子物质，如蛋白质，进出细胞穿过0层生物膜。
(√)2．胞吞和胞吐都需要消耗能量，也需要载体。
(×)3．胞吞和胞吐体现了膜的结构特性——流动性。
(√)4．分泌蛋白主要是通过主动运输的方式排出细胞外。
(×)5．已知骨骼肌细胞和脂肪细胞膜上的载体蛋白转运葡萄糖的过程不消耗A TP，则葡萄糖进入骨骼肌细胞内的运输方式是协助扩散。
(√)6．协助扩散和主动运输需要细胞膜上的同一种载体蛋白。
(×)7．较大的分子，如葡萄糖等，只有通过主动运输才能进入细胞。
(×)8．抑制细胞呼吸对自由扩散和主动运输的转运速率均有影响。
(×)知识点1被动运输Z重难拓展hong nan tuo zhan1．扩散与被动运输(1)扩散：物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象，扩散的速率与物质的浓度梯度成正比。
扩散速度在气体中最大，液体中其次，固体中最小；而且浓度差越大、温度越高、参与的粒子质量越小，扩散速度也越大。
(2)被动运输：物质顺浓度梯度进出细胞的扩散。
2．被动运输的类型——自由扩散和协助扩散小分子或脂溶性物质，如O、CO、①被动运输的速率还与该物质分子的大小、脂溶性程度等有关，如分子越小、脂溶性越强，运输速率越快。
操作系统输入输出系统PPT课件
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4. 向量与非向量中断
中断向量是指向量中断在中断事件在提出 中断请求时，通过硬件向主机提供的中断向 量地址。中断向量由中断源的有关硬件电路 殊功能的处理器，
它能独立地执行通道程序，产生相应的 控制信号，实现对外设的统一管理和外 设与主存间的数据传送。
32
但它不是一个独立的处理器，需要
在CPU的I/O指令的指挥下才能启动、停
止和改变工作状态，其运行的程序一般
也放在CPU程序存储空间中。
33
4. I/O处理机方式 I/O处理也叫外围处理机，I/O处理机
划出地址给I/O端口，优点类型多，功能 全，缺点使存储器的可用地址空间变小。
17
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2. I/O独立编址
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输人输出设备的控制 1. 程序控制
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（1）无条件传送方式
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（2）条件控制方式
条件控制方式又称为程序查询方式。 在这种方式中，计算机的主机在与外设 传送信息时需先检查外设的或主机的工 作状态。
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3. 内部中断和外部中断:
外部中断是指外部有中断源时执行相应的中断程序，主要是指 INT0,INT1,通讯中断；内部中断主要是指定时器/计数器中断， 装栈溢出后置位相关特殊寄存器来执行中断；
举一个例子，外部中断：你在吃饭，这时候电话响了，你暂时放 下餐具去接听电话在这里吃饭是你目前正在执行的程序，电话响 了，是一个中断源，他是随机的，不定时发生，接完电话（处理 完中断事件）你回来继续吃，（继续执行中断点没有做处理完的 程序）
《现代控制理论基础》讲义教案第4章.docx
III、综合部分第四早线性多变量系统的综合与设计4.1引言前面我们介绍的内容都属于系统的描述与分析。
系统的描述主要解决系统的建模、各种数学模型（时域、频域、内部、外部描述）Z间的相互转换等；系统的分析，则主要研究系统的定量变化规律（如状态方程的解，即系统的运动分析等）和定性行为（如能控性、能观测性、稳定性等）。
而综合与设计问题则与此相反，即在己知系统结构和参数（被控系统数学模型）的基础上，寻求控制规律，以使系统具有某种期望的性能。
一般说来，这种控制规律常取反馈形式，因为无论是在抗干扰性或鲁棒性能方面，反馈闭环系统的性能都远优于非反馈或开环系统。
在本章中，我们将以状态空间描述和状态空间方法为基础，仍然在吋域中讨论线性反馈控制规律的综合与设计方法。
4. 1. 1问题的提法给定系统的状态空间描述若再给定系统的某个期望的性能指标，它既可以是时域或频域的某种特征量（如超调量、过渡过程时间、极、零点），也可以是使某个性能函数取极小或极大。
此时，综合问题就是寻求一个控制作用u,使得在该控制作用下系统满足所给定的期望性能指标。
对于线性状态反馈控制律u = -Kx + r对于线性输岀反馈控制律u = -Ffy + r其中r e R'为参考输入向量。
由此构成的闭环反馈系统分别为x - {A- BK）x+ Br y-Cx或x = {A-BHC）x+Br y = Cx闭坏反馈系统的系统矩阵分别为九=A — BKA H=A-BHC即工K = (A—BK,B,C)或工〃=(A—BHC,B,C)°闭环传递函数矩阵G K⑶=C '[si-(A-BK)Y] BG H G) = C_,[si-(A-BHOf B我们在这里将着重指出，作为综合问题，将必须考虑三个方面的因素，即1)抗外部干扰问题；2)抗内部结构与参数的摄动问题，即鲁棒性(Robustness)问题；3)控制规律的工程实现问题。
一般说来，综合和设计是两个有区别的概念。
高教版《模拟电子技术基础(第五版)课程讲义复习要点第4章教案3(4.3.3-4.3.4)
iE1 I
iE2
VT3
E I
RE
RB2
－VEE
思考：恒流源的恒定电流I如何求取？对差模输入信号， E点电位=？分析电路时，调零电位器RP如何处理？
讨论一
若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？
uId uI1 uI2
uIc
uI1
2
uI2
uId=5mV ， uIc=7.5mV
⑤共模抑制比
注意：只要是单出电 路，不管输入方式如 何，如果有共模输入 信号，Ac的分析方法
KCMR
Ad Ac
Rb rbe 2(1 )Re
2 Rb rbe
完全相同。 总结四种
Re
Ac
KCMR
性能越好 电路特点
4.3.4 改进型差分放大电路
一、 问题的提出
如何提高共模抑
若电路参数理想对称，则对于双出电路
2 Rb rbe
②输入电阻
Ri=2(Rb+rbe)
③输出电阻
Ro=Rc
④共模放大倍数
因为双入电路无共模输入信号， 所以一般不必求Ac。
双端输入单端输出问题讨论：
Ad
1 2
(Rc∥RL ) Rb rbe
Ri 2(Rb rbe )，Ro Rc
（1）T2的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“＋”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
制比？
Ac=0，KCMR=∞
对于单出电路
Ac
uOc uIc
Rb
(Rc // RL ) rbe 2(1 )Re
若Re=∞，则 Ac=0， KCMR=∞
调零电位器 实现0入0出
二、 恒流源差分放大电路的实现
《输入输出系统》课件
4 HDMI接口
HDMI接口是高清多媒体接口，用于连接显示 器、电视和其他多媒体设备。
输入输出流
1
标准输入输出流
标准输入输出流是计算机与外部世界进行基本信息交流的通道。它包括键盘输入 和屏幕输出。
2
文件输入输出流
文件输入输出流用于将数据存储到文件中或从文件中读取数据，常用于数据持久 化和数据共享。
数码相机
数码相机用于拍摄照片和录制视频，将现实世 界的图像转化为数字数据，方便存储和处理。
输出设备
显示器
显示器是最常见的输 出设备，用于显示计 算机处理后的图像、 文字和视频。
打印机
打印机将计算机中的 文档转化为纸质输出， 方便用户在无互联网 环境下查阅和分享信 息。
投影仪
投影仪可将计算机中 的图像或视频投射到 大屏幕上，方便大型 演示、教学和娱乐活 动。
喇叭
喇叭用于播放计算机 中的音频内容，为用 户提供更好的听觉体 验。
输入输出接口
1 并口接口
并口接口是传输并行数据的接口，常用于连 接打印机、扫描仪等设备。
2 串口接口
串口接口是传输串行数据的接口，常用于连 接鼠标、键盘等设备，也可连接外部设备。
3 USB接口
USB接口是通用串行总线接口，可连接各种 设备，如存储设备、音频设备和外围设备。
发展趋势
随着科技的不断进步，输入输出 系统将更加智能、便捷和高效， 给人们的生活带来更多的便利和 乐趣。
总结
通过本《输入输出系统》PPT课件，您了解了计算机的输入输出系统的定义、组成部分、各个设备和接口的分 类和作用，以及输入输出流和应用。 期望这些知识能帮助您更好地理解计算机系统，并在实际应用中发挥更大的作用。
输入输出系统由输入设备和输出设备构成，它们共同协作，使计算机能够与 人类进行信息交流，完成各种任务。
2020学年高考生物人教版解题核心整合必修一讲义：第4章 细胞的物质输入与输出 4.1 Word版含答案
第1节物质跨膜运输的实例课前自主预习案一、渗透作用与细胞的吸水和失水1．渗透作用具备的两个条件2．动物细胞的吸水和失水[连线]3．植物细胞的吸水和失水[填图](1)成熟植物细胞的结构：(2)探究植物细胞的吸水和失水：(3)发生质壁分离的原因：二、物质跨膜运输的其他实例1．番茄和水稻吸收无机盐离子的比较科学家将番茄和水稻分别放在含有Ca2＋、Mg2＋和SiO4－4的培养液中培养，结果及分析如下：(1)不同植物对同一种无机盐离子的吸收有差异，同一种植物对不同种无机盐离子的吸收也有差异，说明植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。
(2)水稻吸收水的相对速率比吸收Ca2＋、Mg2＋的大，造成培养液中Ca2＋、Mg2＋浓度上升；番茄吸收水的相对速率比吸收SiO4－4的大，造成培养液中SiO4－4浓度上升。
2．特点和原因(1)特点：①物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度的。
②细胞对于物质的输入和输出有选择性。
(2)原因：细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
1.判断下列叙述的正误(1)具有浓度差的溶液之间一定会发生渗透作用()(2)植物细胞放在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，都能发生质壁分离现象()(3)细胞膜对膜两侧物质的进出具有选择性()(4)植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×2．植物细胞的质壁分离过程中，与细胞壁分离的是()A．细胞核B．原生质层C．细胞质D．液泡膜解析：植物细胞的质壁分离现象指的是原生质层与细胞壁的分离。
答案：B3．将成熟的植物细胞放在溶液中能构成一个渗透系统，主要原因是()A．液泡膜内外溶液有浓度差B．原生质层相当于一层半透膜C．细胞壁是全透性的D．水分子可以自由出入细胞解析：植物细胞的原生质层包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质，原生质层具有选择透过性，相当于半透膜。
把成熟的植物细胞放在溶液中，原生质层两侧的溶液具有浓度差，但A项说的是液泡膜内外溶液有浓度差，故错误。
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2020/5/28
4.1.1 输入输出系统的特点
输入输出系统是处理机与外界进行数据交换的 通道。
输入输出系统是计算机系统中最具多样性和复 杂性的部分。
输入输出系统涉及到机、光、电、磁、声、自 动控制等多种学科。
2020/5/28
DMA输出设备的工作流程如下： 把主存地址送入主存地址寄存器，并启动主存
储器，同时将主存地址增值。 将主存数据寄存器中的数据送DMA控制器的数
2020/5/28
4.1.2 输入输出系统的组织方式
1. 自治控制
输入输出系统是独立于CPU之外的自治系统 处理机与外围设备之间要有恰当的分工
2. 层次结构
最内层是输入输出处理机、输入输出通道等 中间层是标准接口。 标准接口通过设备控制器与输入输出设备连接
3. 分类组织
面向字符的设备，如字符终端、打字机等 面向数据块的设备，如磁盘、磁带、光盘等。
台打印机。处理机执行指令的速度为1GIPS
，字长32位，打印机每秒钟100个字符。
解：处理机用一条指令就能向打印机传送4个
字符。因此，处理机的实际利用率只有即4
千万分之一。 100/1094＝0.2510-7
输入设备ID
处理机CPU
主存储器MM
输出设备OD
程序控制方式的数据传送过程
2020/5/28
某些计算机系统已经实现了即插即用技术。
2020/5/28
3.异步性
输入输出设备通常不使用统一的中央时钟，各 个设备按照自己的时钟工作，但又要在某些 时刻接受处理机的控制。
处理机与外围设备之间，外围设备与外围设备 之间能并行工作
针对实时性，采用层次结构的方法， 针对与设备无关性，采用分类处理的方法 针对异步性，采用自治控制的方法，
输入输出系统最典型地反映着硬件与软件的相 互结合。
输入输出系统的复杂性隐藏在系统软件中，用 户无需了解输入输出设备的具体细节。2020/ຫໍສະໝຸດ /28处理机的外部世界包括：
系统操作员
本地或远程用户
实时输入输出 输入输出设备
处理机
2020/5/28
虚拟现实系统 其它处理机 本身出错处理 程序请求
2.与设备无关性
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处理机(CPU)
主存储器(MM) 存储器总线
IO 处理机
IO 处理机
IO 处理机
CU
D
CU
D
CU
D
D
IO 总线
CU
D
D
CU 是设备控制器，D 是外围设备
输入输出系统的层次结构
2020/5/28
CU
D
CU
D
D CU
D
4.1.3 基本输入输出方式
1. 程序控制输入输出方式
状态驱动输入输出方式、应答输入输出方式、 查询输入输出方式、条件驱动输入输出方式
不能实现处理机与外围
设备之间并行工作。
2020/5/28
在程序控制方式中一个处理机管 理多台外部设备的程序流程图
2.中断输入输出方式
定义：当出现来自系统外部，机器内部，甚至 处理机本身的任何例外的，或者虽然是事先 安排的，但出现在现行程序的什么地方是事 先不知道的事件时，CPU暂停执行现行程序， 转去处理这些事件，等处理完成后再返回来 继续执行原先的程序。
一个处理机管理多台外围 设备。处理机采用轮流 循环测试方法，分时为 各台外围设备服务。
优点：
否 D O N E 1=1?
是
从设备缓冲寄存器读一个字符 到主存储器或者从主存储器传 送一个字符到设备缓冲寄存器
灵活性很好。可以很容 易地改变各台外围设备 的优先级。 缺点：
否 D O N E 2=1?
是
从设备缓冲寄存器读一个字符 到主存储器或者从主存储器传 送一个字符到设备缓冲寄存器
独立于具体设备的标准接口。例如，串行接口 、并行接口、SCSI（Small Computer System Interface）接口等
计算机系统的使用者，在需要更换外围设备时 ，各种不同型号，不同生产厂家的设备都可 以直接通过标准接口与计算机系统连接。
处理机采用统一的硬件和软件对品种繁多的设 备进行管理。
特点： (1)CPU与外围设备能够并行工作。 (2)能够处理例外事件。 (3)数据的输入和输出都要经过CPU。 (4)用于连接低速外围设备。
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3.直接存储器访问方式
直 接 存 储 器 访 问 方 式 (DMA ： Direct Memory Access)，主要用来连接高速外围设备。如磁 盘存储器，磁带存储器、光盘辅助存储器， 行式打印机等。
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DMA输入设备的工作流程如下： 从设备读一个字节到DMA控制器中的数据缓冲
寄存器中。 若一个字没有装配满，则返回到上面；若校验
出错，则发中断申请；若一个字已装配满， 则将数据送主存数据寄存器。 把主存地址送主存地址寄存器，并将主存地址 增值。 把DMA控制器内的数据交换个数计数器减１。 若交换个数为0，则DMA数据传送过程结束，否 则回到上面。
程序控制输入输出方式的4个特点： (1)何时对何设备进行输入输出操作受CPU控制 (2)CPU要通过指令对设备进行测试才能知道设
备的工作状态。空闲、准备就绪、忙碌等 (3)数据的输入和输出都要经过CPU (4)用于连接低速外围设备，如终端、打印机等
2020/5/28
例4.1：一个处理机在一段时间内只能管理一
第4章 输入输出系统
4.1 输入输出原理 4.2 中断系统 4.3 通道处理机 4.4 输入输出处理机
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4.1 输入输出原理
通常把处理机与主存储器之外的部分统称为输 入输出系统，包括输入输出设备、输入输出 接口和输入输出软件等。
实际上，运算器、控制器、主存储器和总线等 也要通过输入输出系统来管理。
输入设备ID 输出设备OD
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主存储器MM 存储器总线 处理机 CPU
IO总线 DMA 方式的数据传送过程
DMA方式具有如下特点： (1)外围设备的访问请求直接发往主存储器， 数据的传送过程不需要CPU的干预。 (2)全部用硬件实现，不需要做保存现场和恢 复现场等工作。 (3)DMA控制器复杂，需要设置数据寄存器、 设备状态控制寄存器、主存地址寄存器、设 备地址寄存器和数据交换个数计数器及控制 逻辑等。 (4)在DMA方式开始和结束时，需要处理机进 行管理。