Bài giảng Cấu trúc máy tính - Chương 4: Các phương pháp vào, ra dữ liệu

CÂU TRUC MAY TINH CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀO – RA DỮ LIỆU Nôi dung cua chương 4 4.1. Cấu trúc phần cứng của các hệ thống vào – ra dl 4.2. Các phương pháp vào ra dữ liệu 4.1. Cấu trúc phần cứng của các hệ thống vào – ra dữ liệu  1. C u trúc song song:ấ Các máy tính PC đ c trang b ít nh t là 1 c ng song song và ượ ị ấ ổ 1 c ng n i ti p.ổ ố ế  Khác v i ghép n i n i ti p có nhi u ng d ng, ghép n i song ớ ố ố ế ề ứ ụ ố song th ng ch ph c v cho máy inườ ỉ ụ ụ 1. C u trúc song song (ti p)ấ ế 1. C u trúc song song (ti p)ấ ế  Đ a ch c s c a các thanh ghi cho t t c c ng LPT (line printer) ị ỉ ơ ở ủ ấ ả ổ t LPT1 đ n LPT4 đ c l u tr trong vùng s li u BIOSừ ế ượ ư ữ ố ệ  Thanh ghi s li u đ c đ nh v offset 00h, thanh ghi trang thái ố ệ ượ ị ị ở ở 01h, và thanh ghi đi u khi n 02hề ể ở  Thông th ng, đ a ch c s c a LPT1 là 378h, LPT2 là 278h, do ườ ị ỉ ơ ở ủ đó đ a ch c a thanh ghi tr ng thái là 379h ho c 279h và đ a ch ị ỉ ủ ạ ặ ị ỉ thanh ghi đi u khi n là 37Ah ho c 27Ahề ể ặ  Đ nh d ng các thanh ghi nh sau:đ a ch thanh ghi đi u khi n là ị ạ ư ị ỉ ề ể 37Ah ho c 27Ahặ 1. C u trúc song song (ti p)ấ ế  Thanh ghi d li u: (hai chi u):ữ ệ ề  Thanh ghi tr ng thái máy in (ch đ c):ạ ỉ ọ 1. C u trúc song song (ti p)ấ ế  Thanh ghi đi u khi n máy in:ề ể 1. C u trúc song song (ti p)ấ ế  Các chân tín hi u c a đ u c m 25 chân c a c ng song song LPT nh sau:ệ ủ ầ ắ ủ ổ ư 1. C u trúc song song (ti p)ấ ế  Trao đ i d li u gi a hai máy tính qua c ng song songổ ữ ệ ữ ổ 2. C ng n i ti p – Serial portổ ố ế  Truy n n i ti p đ ng b và b t đ ng bề ố ế ồ ộ ấ ồ ộ Ghép n i ti p cho phép trao đ i gi a các thi t b t ng bit m tố ế ổ ữ ế ị ừ ộ D li u th ng đ c g i theo các nhóm bit SDU (serial data ữ ệ ườ ượ ử unit) mà m i nhóm t o thành 1 byte hay 1 wordỗ ạ Các thi t b ng ai vi nh : máy v , modem, chu t có th đ c ế ị ọ ư ẽ ộ ể ượ n i v i PC qua c ng n i ti p COM.ố ớ ổ ố ế  S khác nhau gi a truy n n i ti p đ ng b và b t đ ng b là: ự ữ ề ố ế ồ ộ ấ ồ ộ trong k thu t truy n đ ng b , ngoài đ ng dây d li u ph i ỹ ậ ề ồ ộ ườ ữ ệ ả đ a thêm vào m t ho c vài đ ng tín hi u đ ng b đ cho ư ộ ặ ườ ệ ồ ộ ể bi t r ng khi nào bit ti p theo n đ nh trên đ ng truy nế ằ ế ổ ị ườ ề 2. C ng n i ti p – Serial port (ti p)ổ ố ế ế  Truy n n i ti p đ ng b và b t đ ng bề ố ế ồ ộ ấ ồ ộ Ng c l i trong truy n b t đ ng b , các bit d li u t nó ượ ạ ề ấ ồ ộ ữ ệ ự ch a các thông tin đ đ ng b ; ph n phát và ph nthu ph i ứ ể ồ ộ ầ ầ ả h at đ ng v i cùng 1 t n s xung clock.ọ ộ ớ ầ ố  Ki m tra ch n l và t c đ truy nể ẵ ẻ ố ộ ề  Bit ch n l (parity bit) đ c đ a vào khung SDU dùng đ phát ẵ ẻ ượ ư ể hi n l i trên đ ng truy nệ ỗ ườ ề  Vi c truy n bit ch n l ch ki m soát đ c các l i trên đ ng ệ ề ẵ ẻ ỉ ể ượ ỗ ườ truy n ng n và các l i bit đ n nên trong m t s ng d ng đ c ề ắ ỗ ơ ộ ố ứ ụ ặ bi t ng i ta ph i dùng mã CRC m c dù ph c t p h nệ ườ ả ặ ứ ạ ơ H u h t đ u đ c thi t k ph n c ng ki m tra ch n lầ ế ề ượ ế ế ầ ứ ể ẵ ẻ 2. C ng n i ti p – Serial port (ti p)ổ ố ế ế  Nhóm d li u n i ti p SDU và n i ti p hóaữ ệ ố ế ố ế  Tr c khi truy n chu i s li u n i ti p, máy phát và máy thu ướ ề ỗ ố ệ ố ế ph i đ c kh i t o đ h at đ ng v i cùng m t đ nh d ng d ả ượ ở ạ ể ọ ộ ớ ộ ị ạ ữ li u, cùng m t t c đ truy n.ệ ộ ố ộ ề M t SDU v i 1 bit start, 7 bits s li u, 1 bit ch n l và 1 bit ộ ớ ố ệ ẵ ẻ stop mô t nh hình v . L u ý r ng: bit start luôn b ng 0 ả ư ẽ ư ằ ằ (space) và bit stop luôn b ng 1(mark).ằ 2. C ng n i ti p – Serial port (ti p)ổ ố ế ế 2. C ng n i ti p – Serial port (ti p)ổ ố ế ế  Bus interface: ghép n i bus;ố  Serial data: d li u n i ti p;ữ ệ ố ế  Transmitter holder register: thanh ghi đ m gi d li u phát;ệ ữ ữ ệ  Transmitter shift register: thanh ghi d ch d li u phát;ị ữ ệ  Receiver buffer register: thanh ghi đ m d li u thu;ệ ữ ệ  Receiver shift register: thanh ghi d ch d li u thu;ị ữ ệ  SDU logic: m ch logic SDU;ạ  Interface control baud generator: máy phát đi u khi n t c đ truy n d li uề ể ố ộ ề ữ ệ  baud;  Clock: xung clock; 3. Chu n ghép n i RS - 232ẩ ố  Chu n này quy đ nh ghép n i v c khí, đi n, và logic gi a m t thi t b đ u ẩ ị ố ề ơ ệ ữ ộ ế ị ầ cu i s li u DTE (Data Terminal Equipment) và thi t b thông tin s li u DCE ố ố ệ ế ị ố ệ (Data Communication Equipment) 3. Chu n ghép n i RS – 232 (ti p)ẩ ố ế 3. Chu n ghép n i RS – 232 (ti p)ẩ ố ế  Các ph ng th c n i gi a DTE và DCE:ươ ứ ố ữ Đ n công (simplex connection): d li u ch đ c truy n theo 1 ơ ữ ệ ỉ ượ ề h ngướ  Bán song công ( half-duplex): d li u truy n theo 2 h ng, ữ ệ ề ướ nh ng m i th i đi m ch đ c truy n theo 1 h ng.ư ỗ ờ ể ỉ ượ ề ướ  Song công (full-duplex): s li u đ c truy n đ ng th i theo 2 ố ệ ượ ề ồ ờ h ng.ướ 4.2. Các ph ng pháp vào – ra d li uươ ữ ệ  1. Truy xu t c ng n i ti p dùng DOS và BIOSấ ổ ố ế  L nh ng ai trú MODE c a DOS có th đ t các thông s cho c ng n i ệ ọ ủ ể ặ ố ổ ố ti p RS232.ế  Thí d : ụ MODE COM2:2400, E,8 ,1 ch n c ng COM2, t c đ 2400 baud,ọ ổ ố ộ parity ch n, 8 bit d li u và 1 bit stop.ẵ ữ ệ  Cũng có th dùng ng t 21h c a DOS đ phát ho c thu d li u qua c ng ể ắ ủ ể ặ ữ ệ ổ n i ti p b ng 4 hàm sau:ố ế ằ  Hàm 03h: đ c 1 ký tọ ự  Hàm 04h: phát 1 ký tự  Hàm 3Fh: đ c 1 fileọ  Hàm 40h: ghi 1 file 2. Giao ti p PC Gameế  C u trúc và ch c năng c a board ghép n i trò ch i (PC game) nh hình bên ấ ứ ủ ố ơ ư d i. B ng l nh IN và OUT có th truy xu t qua đ a ch 201h.ướ ằ ệ ể ấ ị ỉ 2. Giao ti p PC Game (ti p)ế ế 3. Giao ti p v i bàn phímế ớ  Bàn phím – c u trúc và ch c năng:ấ ứ 3. Giao ti p v i bàn phím (ti p)ế ớ ế  Chip x lý bàn phím liên t c ki m tra tr ng thái c a ma tr n quét (scanử ụ ể ạ ủ ậ matrix) đ xác đ nh công t c t i các t a đ X,Y đang đ c đóng hay m và ể ị ắ ạ ọ ộ ượ ở ghi m t mã t ng ng vào b đ m bên trong bàn phím.ộ ươ ứ ộ ệ  Sau đó mã này s đ c truy n n i ti p t i m ch ghép n i bàn phím trong ẽ ượ ề ố ế ớ ạ ố PC. C u trúc c a SDU cho vi c truy n s li u này và các chân c m c a đ u ấ ủ ệ ề ố ệ ắ ủ ầ n i bàn phímố 3. Giao ti p v i bàn phím (ti p)ế ớ ế  STRT: bit start (luôn b ng 0)ằ  DB0 - DB7: bit s li u t 0 đ n 7.ố ệ ừ ế  PAR: bit parity (luôn l )ẻ  STOP: bit stop (luôn b ng 1).ằ 3. Giao ti p v i bàn phím (ti p)ế ớ ế Mã quét bàn phím:  M i phím nh n s đ c gán cho 1 mã quét (scan code) g m 1 byteỗ ấ ẽ ượ ồ  N u 1 phím đ c nh n thì bàn phím phát ra 1 mã make code t ng ng ế ượ ấ ươ ứ v i mã quét truy n t i m ch ghép n i bàn phím c a PCớ ề ớ ạ ố ủ 3. Giao ti p v i bàn phím (ti p)ế ớ ế  Truy xu t bàn phím qua Bios:ấ  BIOS ghi các ký t do vi c nh n các phím vào b đ m t m ự ệ ấ ộ ệ ạ th i đ c g i là b đ m bàn phím (keyboard buffer), có đ a ch ờ ượ ọ ộ ệ ị ỉ 40:1E, g m 32 byte và do v y k t thúc đ a ch 40:3Dồ ậ ế ở ị ỉ M i ký t đ c l u tr b ng 2 bytes, byte cao là mã quét, và ỗ ự ượ ư ữ ằ byte th p là mã ASCIIấ Nh v y, b đ m có th l u tr t m th i 16 ký tư ậ ộ ệ ể ư ữ ạ ờ ự Truy xu t bàn phím qua Bios (ti p)ấ ế  Ch ng trình x lý ng t s xác đ nh mã ASCII t mã quét b ng ươ ử ắ ẽ ị ừ ằ b ng bi n đ i và ghi c 2 mã vào b đ m bàn phím. B đ m bàn ả ế ổ ả ộ ệ ộ ệ phím đ c t ch c nh b đ m vòng (ring buffer) và đ c qu n ượ ổ ứ ư ộ ệ ượ ả lý b i 2 con trở ỏ  Các giá tr con tr đ c l u tr trong vùng s li u c a BIOS đ a ị ỏ ượ ư ữ ố ệ ủ ở ị ch 40:1A và 40:1C. Ng t INT 16h trong BIOS cung c p 8 hàm cho ỉ ắ ấ bàn phím. Th ng các hàm BIOS tr v m t giá tr 0 c a ASCII ườ ả ề ộ ị ủ n u phím đi u khi nho c ch c năng đ c nh n..ế ề ể ặ ứ ượ ấ 3. Giao ti p v i bàn phím (ti p)ế ớ ế  Ch ng trình v i bàn phím qua các c ng:ươ ớ ổ Các thanh ghi và các port Mã l nhệ Các l nh cho bàn phímệ 4. AGP – Accelerated Graphics Port  Nguyên lý chung:  AGP là m t Bus 32 bit v i xung nh p 66Mhzộ ớ ị  Không có thi t b nào trên máy tính s d ng AGP bus ế ị ử ụ  luôn ho t đ ng v i kh năng k t n i t i đa.ạ ộ ớ ả ế ố ố  AGP s d ng Pipelining đ tăng t c, Pipelining t ch c vi c ử ụ ể ố ổ ứ ệ thu h i d li u theo trình t và Graphic Card nh n đ c các ồ ữ ệ ự ậ ượ đo n d li u hoàn tr l i các yêu c u đ n l .ạ ữ ệ ả ạ ầ ơ ẻ 5. PCI Express  PCIe là m t d ng giao di n bus h th ng/card m r ng c a máy ộ ạ ệ ệ ố ở ộ ủ tính  Đ c thi t k đ thay th cho giao di n PCI, PCI-X, AGP cho các ượ ế ế ể ế ệ card m r ng và đ h a.ở ộ ồ ọ 5. PCI Express (ti p)ế  K t n i n i ti p t c đ caoế ố ố ế ố ộ  Ban đ u dùng k t n i n i ti p đ truy n tín hi uầ ế ố ố ế ể ề ệ  K t n i song songế ố  PCIe là k t n i n i ti p mà ho t đ ng nh là m ng h n là ế ố ố ế ạ ộ ư ạ ơ bus. 5. PCI Express (ti p)ế 5. PCI Express (ti p)ế  V n đ băng thông:ấ ề  PCIe g m nhi u lo i 1x, 2x, 4x, 8x, 12x, 16xồ ề ạ  Băng thông l n h n r t nhi u so v i PCI cũ.ớ ơ ấ ề ớ  4x, 8x, 12x s d ng trong th tr ng máy ch .ử ụ ị ườ ủ  1x, 2x, 16x s d ng cho ng i dùng thông th ng.ử ụ ườ ườ M i đ ng lane c a PCIe g m 2 c p dây, 1 đ truy n, 1 đ ỗ ườ ủ ồ ặ ể ể ể g i.ử Gói d li u di chuy n v i t c đ 1bit/chu kì.ữ ệ ể ớ ố ộ 5. PCI Express (ti p)ế 5. PCI Express (ti p)ế  T c đ nhanh h n:ố ộ ơ  Bus PCI có đ r ng 32 bit, t c đ đ ng h xung nh p cao nh t ộ ộ ố ộ ồ ồ ị ấ là 33Mhz, cho phép dl truy n t i 133MB/sề ớ  PCI-X có đ r ng 64 bit truy n dl t 512MB t i 1GB/sộ ộ ề ừ ớ 5. PCI Express (ti p)ế 5. PCI Express (ti p)ế  Nh ng đi u ki n thu n l i khi chuy n t c đ k t n i n i ti p:ữ ề ệ ậ ợ ể ố ộ ế ố ố ế  u tiên d li u, ngăn ch n hi n t ng ngh n m chƯ ữ ệ ặ ệ ượ ẽ ạ  D li u đ c truy n theo th i gian th cữ ệ ượ ề ờ ự  S d ng ít chân c m h n do đ r ng dl nh h n bus thông th ngử ụ ắ ơ ộ ộ ỏ ơ ườ  D dàng k t n i và dò tìm l iễ ế ố ỗ  Đ n gi n h n đ ng t dl thành nh ng gói nh và đ t nh ng gói nh ơ ả ơ ể ắ ữ ỏ ặ ữ ỏ cùng v i nhau.ớ  M i thi t b có nh ng đ ng dl riêng do k t n i Point – to – Point t ỗ ế ị ữ ườ ế ố ừ Switch.  Tín hi u t nhi u ngu n không m t th i gian làm vi c trên cùng m t bus.ệ ừ ề ồ ấ ờ ệ ộ