IO系統(tǒng)-接口與總線-羅克露計算機組成原理課件(絕對與網(wǎng)上視頻教程同步)

本章討論的主要內(nèi)容：第五章輸入/輸出系統(tǒng)接口的基本概念中斷方式及其接口組成DMA方式及其接口組成總線的基本概念主機和外設(shè)的連接方式15.1.1主機和外設(shè)的連接方式1.輻射式

主機I/OI/OI/O早期：不易擴展

主機接口接口I/OI/OI/O現(xiàn)在：便于擴展第一節(jié)概述22.總線式

主機接口接口I/O

I/O

I/O便于擴展總線3.通道式

主機

通道

通道I/OI/OI/O并行能力提高35.1.2接口類型與功能I/O接口指主機和外設(shè)的交接部分位于系統(tǒng)總線和外設(shè)之間

接口系統(tǒng)總線外設(shè)41.接口分類(1)按數(shù)據(jù)傳送格式劃分并行接口

接口外設(shè)系統(tǒng)總線接口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送數(shù)據(jù)。并并數(shù)據(jù)各位同時傳送。

串行接口適用于設(shè)備本身并行工作，距主機較近的場合。并串接口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。數(shù)據(jù)逐位分時傳送。適用于設(shè)備本身串行工作，或距主機較遠，或需減少傳送線的情況。5異步接口直接程序傳送接口(3)按I/O傳送控制方式劃分中斷接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。DMA接口(2)按時序控制方式劃分同步接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時序信號控制.6串-并格式轉(zhuǎn)換（串口）3.預處理傳送控制命令與狀態(tài)信息，實現(xiàn)I/O傳送控制方式。數(shù)據(jù)通路寬度轉(zhuǎn)換（并口）電平轉(zhuǎn)換4.控制功能5.1.3接口主要功能接收CPU送來的地址碼，1.尋址選擇接口中的寄存器供CPU訪問。2.數(shù)據(jù)緩沖實現(xiàn)主機與外設(shè)的速度匹配。緩沖深度與傳送的數(shù)據(jù)量有關(guān)。7第二節(jié)總線5.2.1總線定義、特點和實體1.定義：一組能為多個部件分時共享的信息傳送線路。2.特點：分時、共享。通常作法：發(fā)送部件通過OC組件或三態(tài)門分時發(fā)送信息，由打入脈沖將信息送入指定接收部件。3.實體：一組傳送線與相應(yīng)控制邏輯CPU內(nèi)設(shè)置控制邏輯設(shè)置總線控制器兩種控制邏輯設(shè)置方式85.2.2總線分類1.按功能劃分（1）CPU內(nèi)總線CPU芯片內(nèi)寄存器與算邏部件之間互連的總線。(ALU總線)單組數(shù)據(jù)線(單向、雙向)或多組數(shù)據(jù)線，或多種總線。（2）部件內(nèi)總線插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線。（局部總線、片級總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。（3）系統(tǒng)總線計算機系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間，或各插件板之間互連的總線。（板級總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。92.按時序控制方式劃分（4）外總線計算機系統(tǒng)之間，或計算機系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的總線。（通信總線）分為數(shù)據(jù)線(與地址復用)、控制線。（1）同步總線由統(tǒng)一時序控制總線傳送操作。時鐘周期、同步脈沖在固定時鐘周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送，由同步脈沖定時打入。例.打入地址打入數(shù)據(jù)時鐘T1T3T2T4地址讀出數(shù)據(jù)10總線請求（2）異步總線無固定時鐘周期劃分，總線周期時間由傳送的實際需要決定；以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作。例.(設(shè)備CPU)總線批準(CPU設(shè)備)主同步(主從)從同步(從主)總線周期總線傳送（時間可變）（時間可變）總線權(quán)切換11例.（3）擴展同步總線以時鐘周期為時序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時鐘數(shù)可變。注意幾個“周期”概念：時鐘周期：CPU一步操作(一次內(nèi)部數(shù)據(jù)通路傳送)時間?？偩€周期：經(jīng)過總線的一次數(shù)據(jù)傳送(訪存)時間。通常包含若干時鐘周期。工作周期：指令周期中的一個操作階段。可包含多個總線周期。（模型機的一個總線周期只包含一個時鐘周期）時鐘T1T3T2T4T4T4Tw送地址讀/寫數(shù)據(jù)結(jié)束總線周期(5T)123.按數(shù)據(jù)傳送格式劃分（1）并行總線：同時傳送各位信息。（2）串行總線：分時逐位傳送各位信息。CPU內(nèi)總線：同步、并行系統(tǒng)總線：同步、異步、擴展同步、并行外總線：異步、并行、串行131.什么是總線標準對總線信號組成、信號引腳含義、信號電平等作統(tǒng)一規(guī)定。便于靈活組成系統(tǒng)。電源、地址、數(shù)據(jù)、控制時序：時鐘、定時、應(yīng)答5.2.3總線標準2.為何制定總線標準3.系統(tǒng)總線信號組成數(shù)傳控制：M讀/寫、IO讀/寫中斷請求、響應(yīng)總線請求、響應(yīng)復位……14第三節(jié)直接程序傳送方式（程序查詢）用I/O指令編程實現(xiàn)信息傳送。1.外設(shè)狀態(tài)空閑工作結(jié)束啟動完成一次工作調(diào)用完再請求000110空閑：調(diào)用前，設(shè)備不工作；結(jié)束：調(diào)用后，設(shè)備完成工作。在接口中設(shè)置狀態(tài)字表示這些狀態(tài)。152.查詢流程啟動外設(shè)外設(shè)工作完成？NY入/出操作3.優(yōu)缺點硬件開銷?。粚崟r處理能力差,并行程度低。4.應(yīng)用場合對CPU效率要求不高的場合，或診斷、調(diào)試過程。16第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機的結(jié)構(gòu)和自動控制第三節(jié)活塞式空壓機的管理復習思考題單擊此處輸入你的副標題，文字是您思想的提煉，為了最終演示發(fā)布的良好效果，請盡量言簡意賅的闡述觀點。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor壓縮空氣在船舶上的應(yīng)用：

1.主機的啟動、換向；

2.輔機的啟動；

3.為氣動裝置提供氣源；

4.為氣動工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時間內(nèi)所排送的相當?shù)谝患壩鼩鉅顟B(tài)的空氣體積。單位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor空壓機分類：按排氣壓力分：低壓0.2～1.0MPa；中壓1～10MPa；高壓10～100MPa。按排氣量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空氣壓縮機

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理容積式壓縮機按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復式與旋轉(zhuǎn)式兩級活塞式壓縮機單級活塞壓縮機活塞式壓縮機膜片式壓縮機旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機最長的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動件少（軸承與滑片），潤滑油在機件間形成保護膜，防止磨損及泄漏，使空壓機能夠安靜有效運作；平時有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機，至今使用十萬小時以上，依然完好如初，按十萬小時相當于每日以十小時運作計算，可長達33年之久。因此，將滑片式空壓機比喻為一部終身機器實不為過?；?葉)片式空壓機可以365天連續(xù)運轉(zhuǎn)并保證60000小時以上安全運轉(zhuǎn)的空氣壓縮機1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達到額定的壓力后由排氣端排出進入油氣分離器內(nèi)。1.進氣2.開始壓縮3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機殼間成為壓縮空間，當轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時，空氣由機體進氣端進入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時停止進氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機是世界上最先進、緊湊型、堅實、運行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機。螺桿式壓縮機氣路系統(tǒng)：

A

進氣過濾器

B

空氣進氣閥

C

壓縮機主機

D

單向閥

E

空氣/油分離器

F

最小壓力閥

G

后冷卻器

H

帶自動疏水器的水分離器油路系統(tǒng)：

J

油箱

K

恒溫旁通閥

L

油冷卻器

M

油過濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過濾器螺桿式壓縮機渦旋式壓縮機

渦旋式壓縮機是20世紀90年代末期開發(fā)并問世的高科技壓縮機，由于結(jié)構(gòu)簡單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機，已經(jīng)得到壓縮機行業(yè)的關(guān)注和公認。被譽為“環(huán)保型壓縮機”。由于渦旋式壓縮機的獨特設(shè)計，使其成為當今世界最節(jié)能壓縮機。渦旋式壓縮機主要運動件渦卷付，只有磨合沒有磨損，因而壽命更長，被譽為免維修壓縮機。

由于渦旋式壓縮機運行平穩(wěn)、振動小、工作環(huán)境安靜，又被譽為“超靜壓縮機”。

渦旋式壓縮機零部件少，只有四個運動部件,壓縮機工作腔由相運動渦卷付形成多個相互封閉的鐮形工作腔，當動渦卷作平動運動時，使鐮形工作腔由大變小而達到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機的外形第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過程

1—2壓縮過程

2—3排氣過程第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級壓縮）

壓縮分類：絕熱壓縮：1—2耗功最大等溫壓縮：1—2''耗功最小多變壓縮：1—2'耗功居中功＝P×V（PV圖上的面積）加強對氣缸的冷卻，省功、對氣缸潤滑有益。二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）1.不存在假設(shè)條件2.與理論循環(huán)不同的原因：1）余隙容積Vc的影響Vc不利的影響—殘存的氣體在活塞回行時，發(fā)生膨脹，使實際吸氣行程（容積）減小。Vc有利的好處—

（1）形成氣墊，利于活塞回行；（2）避免“液擊”（空氣結(jié)露）；（3）避免活塞、連桿熱膨脹，松動發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對容積C、容積系數(shù)λv合適的C：低壓0.07-0.12

中壓0.09-0.14

高壓0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容積Vc的影響C越大或壓力比越高，則λv越小。保證Vc正常的措施：余隙高度見表6-1壓鉛法—保證要求的氣缸墊厚度2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理2）進排氣閥及流道阻力的影響吸氣過程壓力損失使排氣量減少程度，用壓力系數(shù)λp表示：保證措施：合適的氣閥升程及彈簧彈力、管路圓滑暢通、濾器干凈。λp

（0.90-0.98）2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3）吸氣預熱的影響由于壓縮過程中機件吸熱，所以在吸氣過程中，機件放熱使吸入的氣體溫度升高，使吸氣的比容減小，造成吸氣量下降。預熱損失用溫度系數(shù)λt來衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強對氣缸、氣缸蓋的冷卻，防止水垢和油污的形成。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4）漏泄的影響內(nèi)漏：排氣閥（回漏）；外漏：吸氣閥、活塞環(huán)、氣缸墊。漏泄損失用氣密系數(shù)λl來衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴密配合。5）氣體流動慣性的影響當吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時，造成氣缸壓力較低，氣體比容增大，吸氣量下降。保證措施：合理的設(shè)計進氣管長度，不得隨意增減進氣管的長度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理上述五條原因使實際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時間內(nèi)活塞所掃過的氣缸容積。實際排氣量Q：Q=Vt

λ輸氣系數(shù)λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影響余隙容積Vc的影響進排氣閥及流道阻力的影響吸氣預熱的影響二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理指示功率pi

：按示功圖計算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計算的功率

Ps(PT)<pi軸功率P：壓縮機軸的輸入功率絕熱指示效率等溫指示效率機械效率總效率（絕熱、等溫）二、實際工作循環(huán)（單級壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機的工作原理4.功率和效率三、多極壓縮和中間冷卻第一級工作循環(huán)