计组4——总线Plus IO

(CPU外部的)总线

用于连接computer3大模块(M+C/GPU+IO)

CPU内部的片内总线判优由时序逻辑实现

composition& priority-judging

通信方式

  • CPU内部的片内总线用于取指、译码、执行、中断的数据通信;

IO

  • 总线分为控制线、数据线和地址线,对IO设备的控制也是如此,
  • 只是不同的IO数据传输速率差别较大,通过IO接口转接,
  • 此外,CPU准备好了,IO未必准备好,控制线由此分为命令线和状态线,
    在程序中断方式、程序查询中,制定(设备)地址线后,CPU发送信号到命令线,IO准备好后通过状态线响应,之后方可从数据线读取;
  • 若干个端口(存放数据、地址、控制信息的寄存器)+控制逻辑=接口;

IO设备的工作原理,IO接口的构成

IO接口的工作流程


从IO读入

  1. CPU由地址线确定要读入的地址,通过控制线发送读信号,
  2. IO控制逻辑发送控制信号到IO,状态控制寄存器标记为 待写入/读IO
  3. 外设准备好后,通过状态线发送准备状态到IO控制逻辑,寄存器=D=1,B=0,ID=0,CD=0
  4. IO控件接受IO发送的数据,并存储到数据缓冲寄存器,寄存器=D=1,B=0,ID=1,CD=0
  5. 将状态/控制寄存器标记为 已写入IO,CPU未读取/读IO,状态线通知CPU可以读取,
  6. CPU发送读信号,然后从缓冲区读取,之后状态/控制寄存器 标记为 已读取/读IO为,寄存器=D=1,B=0,ID=1,CD=1
  • 状态/控制寄存器------标记外设状态,控制IO的读写等操作

写入IO

  1. CPU由地址线确定要写入的地址,控制线发送写信号,状态/控制寄存器标为 未写入/写IO

  2. IO设备通过外设控制逻辑向设备发送写信号,

  3. IO数据缓冲寄存器接受CPU的写入数据,状态/控制寄存器标为 已写入控件,IO未读取/写IO

  4. IO准备好通过状态线通知IO控件,IO控件通过控制逻辑发送写信号

  5. 然后将数据缓冲寄存器的数据输出到外设,状态/控制寄存器标为 已读取/写IO

IO与CPU、主存的交互方式

  • 这3种IO与系统的交互并没有优劣之分,只是使用的场景不同
  • 程序中断可以取代程序查询吗?------需要编写响应的中断程序,可以将CPU从查询的等待中解放出来;
  • 程序查询用于CPU与IO交换数据,程序中断用于CPU与IO交换数据等中断服务处理
  • DMA用于主存与IO交换数据,程序中断需要中断请求、判优、响应、服务、返回,耗时
  • 程序查询的预处理在CPU发送IO前,程序中断的保护现场则包含在IO中断流程中
  • DMA控制逻辑相当于1个小CPU,负责IO与MM的传输控制
相关推荐
ACP广源盛139246256732 天前
国产 4K 视频处理器 GSV9001S@ACP,轻量化端侧 AI 可视化低成本方案评估
大数据·硬件架构·硬件工程·国产芯片
粤鼎恒业3 天前
惠州工厂电子料回收厂家推荐:从交接单反推筛选标准
大数据·数据库·算法·硬件架构·硬件工程·pcb工艺·材料工程
ACP广源盛139246256733 天前
接口适配方案选型|GSV6125@ACP HDMI2.0 转 Type‑C/DP1.4 桥接芯片工程评估
大数据·c语言·开发语言·硬件架构·硬件工程·国产芯片
EatFan4 天前
从T+1到分钟级:湖仓一体在大厂的真实落地收益对照(携程/网易云信/腾讯)
starrocks·flink·硬件架构·doris·湖仓一体·paimon
aixingkong9214 天前
Nvidia为例 XPU的Multi-Host、Socket Direct 、GPUDirect、RDMA 技术点分析
服务器·网络·硬件架构·硬件工程
ccbw1610 天前
CH397 USB网卡芯片:RISC-V内核与双PHY设计核对
硬件架构
ccbw1611 天前
CH32M030高压预驱芯片:集成电荷泵与开漏输出优势
硬件架构
ysu_031412 天前
TinyML 模型部署:从 Edge Impulse 到 STM32F103
驱动开发·stm32·嵌入式硬件·mcu·硬件架构·硬件工程·dsp开发
不会声调的博er12 天前
AD16 在 PCB 中修改网络级焊盘颜色
硬件架构·硬件工程·pcb工艺
ccbw1612 天前
CH585M 无线 MCU:多外设隔离与低功耗设计解析
硬件架构