输入输出设备及其控制培训课件.pptx
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《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”。
在幻灯片中，点击“插入”菜单， 选择“文本框”，输入标题和内容。
使用“格式”菜单，设置文本框的 字体、大小、颜色等。
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
输入输出设备.pptx
00100
2019-11-8
感谢你的聆听
22
2）、扫描顺序：一行所有字符逐线扫描
ABCDEFGH…….
2019-11-8
感谢你的聆听
5条扫 描线
23
3）、间隔 如PC机：字符点阵 7X9 横向间隔2点，纵向间隔5点
字符区 9X14
屏幕显示和显示缓冲存储器的对应关系
1、VRAM（显示缓冲存储器）的内容和容量
垂直回扫
消隐
2019-11-8
感谢你的聆听
17
1）、水平偏转线圈加锯齿波电流，形成水平扫描线 （行扫描）
2）、垂直偏转线圈加锯齿波电流，使扫描线垂直移动 （场扫描）
Ix
正程
回
扫
Iy
水平扫描电流
2019-11-8
正程
感谢你的聆听
垂直扫描电流
t
t
回扫
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4、频率关系 一个场扫描锯齿波内完成一帧的行扫描
6.2 光栅扫描成象原理
1.CRT结构
显示头
电
聚
水
垂
荧
子
焦
平
直
光
枪
系
偏
偏
屏
统转转
视频放大
扫描控制
视频信号 水平同步信号 垂直同步信号
2019-11-8
感谢你的聆听
3
2.扫描方式
随机扫描：电子束无固定扫描路径，控制电路复杂。 光栅扫描：电子束扫描路径固定（自上而下，从左
向右全屏扫描），控制电路简单。
3.信息转换
如何将显存中的信息（字符编码/图形点代码）转
换为20字19-11符-8 /图形显示在屏感谢幕你的聆上听 。
9
《输入输出设备》PPT课件
气泡式喷头通过电加热，使墨水在蒸气的作用下从喷头喷射到纸上。 压电式则靠电致伸缩作用使墨水喷出，喷头的外侧装有一块压电体， 当一电脉冲加到压电体时，由于电致伸缩作用，使喷头容积变小，从而将 墨水喷出。
16
显示器
一、显示器分类：
阴极射线管（CRT）显示器 液晶显示器（LCD）：在电场的作用下，条状液晶分子的排列会发生变化，
ROM字 库
针数据形成点路
打印头驱动电路
打印电磁铁
图7－5 打 印 控 制 系 统 原 理 图
4)将此点阵码按列的先后次序一列一列地送至针数据 形成电路，经功率放大，驱动打印头动作，就可以印 出对应的字符。
11
ASCⅡ码在字库中寻找点阵码的公式为：
字符的列点阵码地址高位=(ASCⅡ码-20H) 字符的列点阵码地址低位=列计数值
静区
起始字符 数据字符 检验字符 终止字符
静区 （b）条码符号结构
静区
静区
元素 a
位空
0
1
条空 a 条
高
a 01 2 3
a
字符
条宽
（a）条码 符号基 本术语 示意图
起始字符 （起始位）
数据字符 （信息段）
检验字符 （校验位）
（c） 条 码符号 图示
图7－4 条 码符 号
终止字符 （终止位）
6
2．条码阅读器 (1) 笔式扫描器 (2) CCD扫描器 (3) 激光扫描器
7
输出设备
打印机
一、打印机的分类
1. 按工作方式:串行打印机、行式打印机和页式打印机
2. 按印字原理:击打式打印机与非击打式打印机
3. 按印字机构:活字(固定字模)式打印机和点阵式打印机
4. 按打印颜色:单色打印机和彩色打印机
16
显示器
一、显示器分类：
阴极射线管（CRT）显示器 液晶显示器（LCD）：在电场的作用下，条状液晶分子的排列会发生变化，
ROM字 库
针数据形成点路
打印头驱动电路
打印电磁铁
图7－5 打 印 控 制 系 统 原 理 图
4)将此点阵码按列的先后次序一列一列地送至针数据 形成电路，经功率放大，驱动打印头动作，就可以印 出对应的字符。
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ASCⅡ码在字库中寻找点阵码的公式为：
字符的列点阵码地址高位=(ASCⅡ码-20H) 字符的列点阵码地址低位=列计数值
静区
起始字符 数据字符 检验字符 终止字符
静区 （b）条码符号结构
静区
静区
元素 a
位空
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条空 a 条
高
a 01 2 3
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字符
条宽
（a）条码 符号基 本术语 示意图
起始字符 （起始位）
数据字符 （信息段）
检验字符 （校验位）
（c） 条 码符号 图示
图7－4 条 码符 号
终止字符 （终止位）
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2．条码阅读器 (1) 笔式扫描器 (2) CCD扫描器 (3) 激光扫描器
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输出设备
打印机
一、打印机的分类
1. 按工作方式:串行打印机、行式打印机和页式打印机
2. 按印字原理:击打式打印机与非击打式打印机
3. 按印字机构:活字(固定字模)式打印机和点阵式打印机
4. 按打印颜色:单色打印机和彩色打印机
输入输出设备ppt课件
• 2．电子编码式键盘
• 以ASCII码键盘为例来阐明编码式键盘的任 务原理。由于ASCII码的每个字符码用7位 二进制数表示，可表示128个键，键盘矩阵 由8行×16列组成。用一个7位计数器进展 循环计数，用计数器的值来控制行线和列 线，实现对键盘上的字键扫描，图8-2电子 编码式键盘。
• 键盘上矩阵中的128键与7位计数器值相对 应，未按键时，行列都是高电平。
• 1．无编码键盘
• 无编码键盘是由一组行线和一组列线组成 一个二维矩阵，按键开关是跨接在行、列 线的交叉点〔交叉点不相连〕，图8-1由8 行8列〔8×8〕构成的64键无编码键盘原理 框图。
• 判键原理：首先，主机将8位行线全置0， 读8位列线，假设全1，那么无键按下，只 需有1位是0阐明有键被按下，然后主机再 逐行送0〔其他行依然为1，常称键盘扫 描〕，每送一次读一次列线，假设列线为0， 阐明送0的行线与读0的列线交叉的按键被 按下。
• 当鼠标在桌面上挪动时，滚球会带动X、Y 转轴的两只光栅码盘转动，而X、Y方向的 发光二极管发出的光便会照射在各自方向 的光栅码盘上，由于光栅码盘存在栅缝， 当二极管发射出的光透过栅缝直接照射在 接纳二极管组成的检测头上时，便会产生 “1〞信号。假设光被遮挡，接纳二极管没 有接纳到光信号，那么将之定为信号“0〞。 接下来，这些信号被送入专门的控制芯片 内运算生成对应的坐标偏移量，确定光标 在屏幕上的位置，
• 感光芯片将光信号转变为对应的数字信号 后将之送到定位芯片中专门处置，进而产 生X-Y坐标偏移数据。
• 由于光学板携带不方便，光电鼠标的造价 颇高，且反射板不慎被严重损坏或遗失， 那么整个鼠标就无法运用，目前这种光电 鼠标已很少运用。
• 4．光学鼠标
• 光学鼠标的定位原理采用了照相技术和图 像处置技术〔做成专业芯片〕，不再需求 光学板。
输入输出设备培训课程(PPT 124页)
• I/O设备与主机之间的信息的输入或输出，统称为 信息交换。
• 信息交换涉及到所使用的代码格式、传送格式(并 行、串行)及传输速率等。
• 信息交换代码均采用数字化信号代码格式 • 信息在输入到计算机内部和从计算机内部送到外
部时，都采用二进制编码，即都为数字化信号。
• 为了使表示各种媒体的信息具有通用性，能为各 种计算机系统所识别，要制定出表示各种信息的 代码标准。如对字符信息的表示有ASCII标准。
X1行Y1列有键按下
24.03.2020
00216 1111
硬件扫描式键盘的逻辑组成
24.03.2020
27
• 硬件扫描式键盘由键盘矩阵、振荡器、计数器、 行译码器、列译码器、符合比较器、ROM、接口、 去抖电路等组成。
• 只读存储器ROM：存放代码转换表，按键的位置 码送往ROM作为地址输入，即可从ROM中读出对应 的按键字符编码或功能编码。由ROM输出的键码， 经接口芯片送往CPU。更换ROM中写入的内容，即 可重新定义各键的编码与功能含义。
逐行扫描法的工作原理
• CPU通过数据线输出代码，送往行线。从第0行 开始，逐行为0，其余各行为1进行扫描，将列 线输出取回至CPU，判别其中是否有一位为0， 是哪一位为0。假定按下的键将第1行第1列接 通，则当第1行行线为0时，第1列列线也为0， 其余各列线为1。由此可知按键位置，即位置 码(扫描码)，再查表转换为对应的键码。
• 去抖电路：控制按键后，延迟数十毫秒之后才识 别读取键码，保证键已稳定闭合。
• 为避开键在闭合过程中存在的一些机械性抖动， 避免输出信号产生抖动，误认为多次按键，需在 硬件扫描键盘中设置硬件延时电路(如单稳电路)， 即去抖电路。
24.03.2020
第四章输入输出设备PPT课件
第40页/共79页
• （2）声卡的基本结构
• 声卡由各种电子器件和连接器组成。 电子器件包括集成电路芯片、晶体管和 阻容元件，用来完成各种特定的功能。 连接器一般有插座和圆形插孔两种，用 来连接输入/输出信号。声卡的基本结 构如图4-10所示。
第41页/共79页
内置输 出口
功放芯片
控制 芯片
声音输入 输出接口
第2页/共79页
图4-1 显卡
第3页/共79页
2、显卡的基本结构
• 每一块显卡基本上都是由显示芯片、显 示内存、视频BIOS、RAMDAC、显卡接 口以及PCB板及板上的电容、电阻等元 器件组成的。多功能显卡还配备了视频 输出/输入接口，供特殊需要。下面以华 硕PCI Express版X800XT PCI Express （如图4-2所示）为例详细地介绍一下显 卡的基本结构。
第39页/共79页
• 声卡的工作原理：麦克风和喇叭所用的都 是模拟信号，而PC所能处理的都是数字信号， 声卡的作用就是实现两者的转换。从结构上 看，声卡可分为模数转换电路和数模转换电 路两部分，模数转换电路负责将麦克风等声 音输入设备采到的模拟声音信号转换为电脑 能处理的数字信号；而数模转换电路负责将 电脑使用的数字声音信号转换为喇叭等设备 能使用的模拟信号。
•4.1.1 显卡
•1 认 识 显 卡 •2 显卡的基本结构 •3 显卡的技术指标
第1页/共79页
1、认 识 显 卡
• 显卡又称视频适配器，也叫图形加速卡，如 图4-1所示。目前主要的电脑游戏或是3D制 作都需要一块强劲的显卡，由于和3D息息相 关，所以现在的显卡也被称为3D图形加速卡。 大部分显卡都是以附加卡的形式安装在PC主 板的扩展槽中，或集成在主板上。目前，市 面流行的显卡大多是使用3D图形芯片的AGP 显卡和最新的PCI-Express接口的显卡。
• （2）声卡的基本结构
• 声卡由各种电子器件和连接器组成。 电子器件包括集成电路芯片、晶体管和 阻容元件，用来完成各种特定的功能。 连接器一般有插座和圆形插孔两种，用 来连接输入/输出信号。声卡的基本结 构如图4-10所示。
第41页/共79页
内置输 出口
功放芯片
控制 芯片
声音输入 输出接口
第2页/共79页
图4-1 显卡
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2、显卡的基本结构
• 每一块显卡基本上都是由显示芯片、显 示内存、视频BIOS、RAMDAC、显卡接 口以及PCB板及板上的电容、电阻等元 器件组成的。多功能显卡还配备了视频 输出/输入接口，供特殊需要。下面以华 硕PCI Express版X800XT PCI Express （如图4-2所示）为例详细地介绍一下显 卡的基本结构。
第39页/共79页
• 声卡的工作原理：麦克风和喇叭所用的都 是模拟信号，而PC所能处理的都是数字信号， 声卡的作用就是实现两者的转换。从结构上 看，声卡可分为模数转换电路和数模转换电 路两部分，模数转换电路负责将麦克风等声 音输入设备采到的模拟声音信号转换为电脑 能处理的数字信号；而数模转换电路负责将 电脑使用的数字声音信号转换为喇叭等设备 能使用的模拟信号。
•4.1.1 显卡
•1 认 识 显 卡 •2 显卡的基本结构 •3 显卡的技术指标
第1页/共79页
1、认 识 显 卡
• 显卡又称视频适配器，也叫图形加速卡，如 图4-1所示。目前主要的电脑游戏或是3D制 作都需要一块强劲的显卡，由于和3D息息相 关，所以现在的显卡也被称为3D图形加速卡。 大部分显卡都是以附加卡的形式安装在PC主 板的扩展槽中，或集成在主板上。目前，市 面流行的显卡大多是使用3D图形芯片的AGP 显卡和最新的PCI-Express接口的显卡。
输入输出设备管理概述.pptx
❖ CGA：是彩色图形/字符显示适配器，可以兼容字 符和图形两种显示方式。在图形方式下，可以显示 320×200
20
显示标准
❖ EGA：显示标准兼容CGA和MDA各种显示方式，在图形方 式下分辨率为640×350，16
❖ VGA：显示标准下，字符窗口为9×16点阵，图形方式下分 辨率为640×480，16种颜色，或320×200，256种颜色。 扫描频率(水平同步)是31.5kHz，刷新频率(垂直同步)是 60Hz。VGA显示适配器还增添了一个新接口VFC，允许来 自其他设备的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合 成。
!
1
A
Q
a
q
0010
STX DC2
″
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B
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0011
ETX DC3 ＃
3
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0100
EOT DC4
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ENQ NAK %
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ACK SYN &
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HT
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)
9
I
Y
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1010
LF SUB *
光栅扫描：电子束从上至下在荧光屏上运动，有逐行扫
描和隔行扫描两种方式。
16
字符的显示原理
❖ 字形的产生（见316页图9.5a） ❖ 字符的显示过程
20
显示标准
❖ EGA：显示标准兼容CGA和MDA各种显示方式，在图形方 式下分辨率为640×350，16
❖ VGA：显示标准下，字符窗口为9×16点阵，图形方式下分 辨率为640×480，16种颜色，或320×200，256种颜色。 扫描频率(水平同步)是31.5kHz，刷新频率(垂直同步)是 60Hz。VGA显示适配器还增添了一个新接口VFC，允许来 自其他设备的图形，图像信号与适配器生成的图形信号合 成。
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光栅扫描：电子束从上至下在荧光屏上运动，有逐行扫
描和隔行扫描两种方式。
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字符的显示原理
❖ 字形的产生（见316页图9.5a） ❖ 字符的显示过程
《输入输出系统 》课件
应用拓展
语音识别和语音合成技术的发展，使得语音输入输出成为可能 人工智能技术的发展，使得智能输入输出成为可能 虚拟现实技术的发展，使得沉浸式输入输出成为可能 物联网技术的发展，使得远程输入输出成为可能
产业变革
智能化：人工智 能、大数据等技 术的应用，使输 入输出系统更加 智能化
网络化：互联网、 物联网等技术的 发展，使输入输 出系统更加网络 化
个性化：用户需 求的多样化，使 输入输出系统更 加个性化
绿色化：环保意 识的提高，使输 入输出系统更加 绿色化
未来展望
人工智能技术的应用：AI技术在 输入输出系统中的应用将越来越 广泛，如语音识别、图像识别等。
5G技术的普及：5G技术的普及将 极大地提高输入输出系统的传输 速度和稳定性。
添加标题
添加标题
输入设备应用场景
键盘：用于文字输入、 编程、游戏等
鼠标：用于图形界面操 作、游戏等
触摸屏：用于智能手机、 平板电脑等设备
扫描仪：用于将纸质文 件转换为电子文件
语音识别：用于语音输 入、语音控制等
手势识别：用于虚拟现 实、增强现实等应用
输入设备发展趋势
智能化：输入 设备将更加智 能化，能够自 动识别和适应 用户的输入习
惯
无线化：无线 输入设备将逐 渐取代有线设 备，提高用户 的使用便捷性
多样化：输入 设备将更加多 样化，满足不 同用户的需求
和场景
集成化：输入 设备将与其他 设备进行集成， 提高设备的使 用效率和便捷
性
03
输出系统
输出设备种类
显示器：用于显示图像和文字
音响：用于播放音频
添加标题
添加标题
打印机：用于打印文档和图像
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
构，向CPU提出中断报告。这里的中断与上一节介绍的I/O中断所采用的技术相同，但中断
的目的不同，前面是为了数据的输入或输出，而这里是为了报告一组数据传送结束。因此
13 它们是I/O
3章 输入输出系统
3.5.3 DMA传送过程
第一阶段：是进行初始化，即CPU通 过程序I／O的方式给DMA控制器预 置初值，取状态和送传送需要的有关 参数。 第二阶段：由DMA控制器控制外设 与主存之间的数据交换。 第三阶段：即CPU中断原程序后进行 后处理。若需要继续交换数据，则又 要对DMA进行初始化；若不需要交 换数据，则停止外设；若为出错，则 转错误诊断及处理程序。
3章 输入输出系统
(5)“控制/状态”逻辑 ：由控制和时序电路以及状态标志等组成，用于修改内存地址计数 器和字计数器，指定传送类型(输入或输出)，并对“DMA请求”信号和CPU响应信号进行
12
3章 输入输出系统
(6)中断机构：当字计数器溢出时(全0)，意味着一组数据交换完毕，由溢出信号触发中断机
16
16
3章 输入输出系统
2、通道的基本概念
通道”是计算机系统中代替CPU管理控制外设的独立部
件处，理是机一。种能执行有限I／O指令集合8.—5—通通道道命方令的式I／O
通道有自己的指令和程序专门负责数据的输入输出的传 输控制，CPU下放“传输控制”的功能后只负责数据的处 理。因此通道是一个特殊功能的处理器。源自103章 输入输出系统
(4)“DMA请求”标志 ：每当设备准备好一个数据字后给出一个控制信号，使“DMA请求”
标志置“1”。该标志置位后向“控制/状态”逻辑发出DMA请求，后者又向CPU发出总线
使用权的请求(HOLD)，CPU响应此请求后发回响应信号HLDA，“控制/状态”逻辑接收此
11 信号后发出DMA响应信号，使“DMA
3章 输入输出系统
2. DMA控制器组成
(1)内存地址计数器：用于存放内存中要交换的数据的地址。在DMA传送前，须通过程序
将数据在内存中的起始位置(首地址)送到内存地址计数器。而当DMA传送时，每交换一次
数据，将地址计数器加“1 8
3章 输入输出系统
(2)字计数器 ：用于记录传送数据块的长度(多少字数)。其内容也是在数据传送之前由程序
3.5.3 DMA控制器
1.DMA控制器字 与控制器通过执行机器指令字实现运算一样，DMA的工 作是通过执行控制字实现的。
控制字存放在内存的指定区域中，当某设备需要与内存交换一次数据 时，就取出对应的控制字到DMA中的控制字寄存器中，由DMA控制 器进行分析和执行，控制字的一般格式
CZ N
D
7
CZ表示操作的类型； N表示交换代码的字长数； D表示正在交换代码的内存地址。
预置，交换的字数通常以补码形式表示。在DMA传送时，每传送一个字，字计数器就加
“1” ，当计数器溢出即最高位产生进位时，表示这批数据传送完毕，于是引起DMA控制
9
器向CPU
3章 输入输出系统
(3)数据缓冲寄存器 ：用于暂存每次传送的数据(一个字)。当输入时，由设备(如磁盘)送往 数据缓冲寄存器，再由缓冲寄存器通过数据总线送到内存。反之，输出时，由内存通过数
3.5.1 DMA的基本概念
系统总 线
CPU
DMA控 DMA接
存
制器
口
储
器 中断接
I/O设备
口
I/O设备
2
3章 输入输出系统
❖ 一般说来，在DMA传送需要3个阶段：
❖ （1）CPU执行几条指令，对DMA控制器进行初 始化，测试设备状态，向DMA控制器输入设备号、 起始地址、数据块长度等。
❖ （2）由DMA控制器控制I/O设备与内存之间的 数据传送。
14
3章 输入输出系统
第3章 输入输出系统
计算机组成原理教程（第5版）
3.6 I/O过程的通道控制
3.6.1 通道控制及其特点
1、通道的提出
DMA直接依靠硬件进行管理，只能实现简单的数
据传送。随着系统配置的I/O设备8的.5不通断增道加方，输式入
输出操作日益繁忙，为此要求CPU不断地对各个 DMA进行预置。这样，CPU用于管理输入输出的开 销亦日益增加。为了减轻CPU负担，I/O控制部件又 把诸如选设备、切换、启动、终止以及数码校验等 功能也接过来，进而形成I/O通道，实现输入输出操
❖ （3）CPU执行中断服务程序对一次传输进行善 后处理，如进行数据校验、决定传输是否继续等。
3
3章 输入输出系统
3.5.2 DMA与CPU共享存储器的方式
❖ 1. CPU暂停访问内存
4
3章 输入输出系统
❖2. DMA与CPU交替访问内存
5
3章 输入输出系统
❖3. 直接访问和周期挪用
6
3章 输入输出系统
在CPU启动通道后，通道自动地去内存取出通道指令并 执行指令。直到数据交换过程结束向CPU发出中断请求， 进行通道结束处理工作。
17
17
3章 输入输出系统
18
3章 输入输出系统
3. 通道控制的特点 （1）通道具有读写指令，可以执行通道程序
第一字： 命令码 数据地址
第二字： 标志 传送个数
（2）CPU通过简单的输入输出指令控制通道工作
第3章 输入输出系统
计算机组成原理教程（第5版）
3.5 I/O过程的DMA控制
❖ 直接存储器存取(direct memory acces， DMA)控制是在内存与设备之间开辟一条直接数据传 送通路。CPU与DMA各自能独立地工作：CPU执行 程序，DMA控制输入输出过程。这是一种以存储器 为中心的体系结构。
20
3章 输入输出系统
3.6.2 通道控制原理
❖ 1. 通道的功能 ❖ 通道对外部设备实现管理和控制应有如下功能：
▪ ·接受中央处理机的输入输出指令，确定要访问的子通道及外部设 备；
▪ ·根据中央处理机给出的信息，从内存(或专用寄存器)中读取子通 道的通道指令，并分析该指令，向设备控制器和设备发送工作命 令；
操作码 通道号
地址码 设备号
19
3章 输入输出系统
❖ （3）通道和设备采用中断方式与CPU联系 ❖ 输入输出中断可分下面几种： ❖ ·报告某操作正常结束的“正常结束”中断； ❖ ·报告输入输出操作已经到达预定环节的“进程
中断”；
❖ ·输入输出设备发现的“故障中断”； ❖ ·人对输入输出设备发出干预的“干预中断”等。