IO系統(tǒng)-接口與總線-羅克露計(jì)算機(jī)組成原理課件(絕對(duì)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(jī)和外設(shè)的連接方式15.1.1主機(jī)和外設(shè)的連接方式1.輻射式

主機(jī)I/OI/OI/O早期：不易擴(kuò)展

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

主機(jī)接口接口I/O

I/O

I/O便于擴(kuò)展總線3.通道式

主機(jī)

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(jī)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(shí)傳送。

串行接口適用于設(shè)備本身并行工作，距主機(jī)較近的場(chǎng)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(shí)傳送。適用于設(shè)備本身串行工作，或距主機(jī)較遠(yuǎn)，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(shí)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(shí)序信號(hào)控制.6串-并格式轉(zhuǎn)換（串口）3.預(yù)處理傳送控制命令與狀態(tài)信息，實(shí)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(lái)的地址碼，1.尋址選擇接口中的寄存器供CPU訪問(wèn)。2.數(shù)據(jù)緩沖實(shí)現(xiàn)主機(jī)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(diǎn)和實(shí)體1.定義：一組能為多個(gè)部件分時(shí)共享的信息傳送線路。2.特點(diǎn)：分時(shí)、共享。通常作法：發(fā)送部件通過(guò)OC組件或三態(tài)門分時(shí)發(fā)送信息，由打入脈沖將信息送入指定接收部件。3.實(shí)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(jí)總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。（3）系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)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(jí)總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。92.按時(shí)序控制方式劃分（4）外總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，或計(jì)算機(jī)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(fù)用)、控制線。（1）同步總線由統(tǒng)一時(shí)序控制總線傳送操作。時(shí)鐘周期、同步脈沖在固定時(shí)鐘周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送，由同步脈沖定時(shí)打入。例.打入地址打入數(shù)據(jù)時(shí)鐘T1T3T2T4地址讀出數(shù)據(jù)10總線請(qǐng)求（2）異步總線無(wú)固定時(shí)鐘周期劃分，總線周期時(shí)間由傳送的實(shí)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(zhǔn)(CPU設(shè)備)主同步(主從)從同步(從主)總線周期總線傳送（時(shí)間可變）（時(shí)間可變）總線權(quán)切換11例.（3）擴(kuò)展同步總線以時(shí)鐘周期為時(shí)序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時(shí)鐘數(shù)可變。注意幾個(gè)“周期”概念：時(shí)鐘周期：CPU一步操作(一次內(nèi)部數(shù)據(jù)通路傳送)時(shí)間?？偩€周期：經(jīng)過(guò)總線的一次數(shù)據(jù)傳送(訪存)時(shí)間。通常包含若干時(shí)鐘周期。工作周期：指令周期中的一個(gè)操作階段?？砂鄠€(gè)總線周期。（模型機(jī)的一個(gè)總線周期只包含一個(gè)時(shí)鐘周期）時(shí)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(shí)傳送各位信息。（2）串行總線：分時(shí)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(kuò)展同步、并行外總線：異步、并行、串行131.什么是總線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總線信號(hào)組成、信號(hào)引腳含義、信號(hào)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(shí)序：時(shí)鐘、定時(shí)、應(yīng)答5.2.3總線標(biāo)準(zhǔn)2.為何制定總線標(biāo)準(zhǔn)3.系統(tǒng)總線信號(hào)組成數(shù)傳控制：M讀/寫、IO讀/寫中斷請(qǐng)求、響應(yīng)總線請(qǐng)求、響應(yīng)復(fù)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(shí)現(xiàn)信息傳送。1.外設(shè)狀態(tài)空閑工作結(jié)束啟動(dòng)完成一次工作調(diào)用完再請(qǐng)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(dòng)外設(shè)外設(shè)工作完成？NY入/出操作3.優(yōu)缺點(diǎn)硬件開(kāi)銷??；實(shí)時(shí)處理能力差,并行程度低。4.應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)CPU效率要求不高的場(chǎng)合，或診斷、調(diào)試過(guò)程。16第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理第二節(jié)活塞式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制第三節(jié)活塞式空壓機(jī)的管理復(fù)習(xí)思考題單擊此處輸入你的副標(biāo)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(qǐng)盡量言簡(jiǎn)意賅的闡述觀點(diǎn)。第六章活塞式空氣壓縮機(jī)

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

1.主機(jī)的啟動(dòng)、換向；

2.輔機(jī)的啟動(dòng)；

3.為氣動(dòng)裝置提供氣源；

4.為氣動(dòng)工具提供氣源；

5.吹洗零部件和濾器。

排氣量:單位時(shí)間內(nèi)所排送的相當(dāng)?shù)谝患?jí)吸氣狀態(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(jī)

piston-aircompressor空壓機(jī)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(jī)

piston-aircompressor第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理容積式壓縮機(jī)按結(jié)構(gòu)分為兩大類：往復(fù)式與旋轉(zhuǎn)式兩級(jí)活塞式壓縮機(jī)單級(jí)活塞壓縮機(jī)活塞式壓縮機(jī)膜片式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片式壓縮機(jī)最長(zhǎng)的使用壽命-

----低轉(zhuǎn)速（1460RPM），動(dòng)件少（軸承與滑片），潤(rùn)滑油在機(jī)件間形成保護(hù)膜，防止磨損及泄漏，使空壓機(jī)能夠安靜有效運(yùn)作；平時(shí)有按規(guī)定做例行保養(yǎng)的JAGUAR滑片式空壓機(jī)，至今使用十萬(wàn)小時(shí)以上，依然完好如初，按十萬(wàn)小時(shí)相當(dāng)于每日以十小時(shí)運(yùn)作計(jì)算，可長(zhǎng)達(dá)33年之久。因此，將滑片式空壓機(jī)比喻為一部終身機(jī)器實(shí)不為過(guò)。滑(葉)片式空壓機(jī)可以365天連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)并保證60000小時(shí)以上安全運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣壓縮機(jī)1.進(jìn)氣2.開(kāi)始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。4.被壓縮的空氣壓力升高達(dá)到額定的壓力后由排氣端排出進(jìn)入油氣分離器內(nèi)。1.進(jìn)氣2.開(kāi)始?jí)嚎s3.壓縮中4.排氣1.凸凹轉(zhuǎn)子及機(jī)殼間成為壓縮空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣由機(jī)體進(jìn)氣端進(jìn)入。2.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使被吸入的空氣轉(zhuǎn)至機(jī)殼與轉(zhuǎn)子間氣密范圍，同時(shí)停止進(jìn)氣。3.轉(zhuǎn)子不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，氣密范圍變小，空氣被壓縮。螺桿式氣體壓縮機(jī)是世界上最先進(jìn)、緊湊型、堅(jiān)實(shí)、運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，是值得信賴的氣體壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣路系統(tǒng)：

A

進(jìn)氣過(guò)濾器

B

空氣進(jìn)氣閥

C

壓縮機(jī)主機(jī)

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(dòng)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(guò)濾器

N

回油閥

O

斷油閥冷凍系統(tǒng)：

P

冷凍壓縮機(jī)

Q

冷凝器

R

熱交換器

S

旁通系統(tǒng)

T

空氣出口過(guò)濾器螺桿式壓縮機(jī)渦旋式壓縮機(jī)

渦旋式壓縮機(jī)是20世紀(jì)90年代末期開(kāi)發(fā)并問(wèn)世的高科技?jí)嚎s機(jī)，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪聲、長(zhǎng)壽命等諸方面大大優(yōu)于其它型式的壓縮機(jī)，已經(jīng)得到壓縮機(jī)行業(yè)的關(guān)注和公認(rèn)。被譽(yù)為“環(huán)保型壓縮機(jī)”。由于渦旋式壓縮機(jī)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使其成為當(dāng)今世界最節(jié)能壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)主要運(yùn)動(dòng)件渦卷付，只有磨合沒(méi)有磨損，因而壽命更長(zhǎng)，被譽(yù)為免維修壓縮機(jī)。

由于渦旋式壓縮機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、振動(dòng)小、工作環(huán)境安靜，又被譽(yù)為“超靜壓縮機(jī)”。

渦旋式壓縮機(jī)零部件少，只有四個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,壓縮機(jī)工作腔由相運(yùn)動(dòng)渦卷付形成多個(gè)相互封閉的鐮形工作腔，當(dāng)動(dòng)渦卷作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，使鐮形工作腔由大變小而達(dá)到壓縮和排出壓縮空氣的目的?；钊娇諝鈮嚎s機(jī)的外形第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）工作循環(huán)：4—1—2—34—1吸氣過(guò)程

1—2壓縮過(guò)程

2—3排氣過(guò)程第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理一、理論工作循環(huán)（單級(jí)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(qiáng)對(duì)氣缸的冷卻，省功、對(duì)氣缸潤(rùn)滑有益。二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)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—?dú)埓娴臍怏w在活塞回行時(shí)，發(fā)生膨脹，使實(shí)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(dòng)發(fā)生相撞。第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理表征Vc的參數(shù)—相對(duì)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(jiàn)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(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣過(guò)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(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3）吸氣預(yù)熱的影響由于壓縮過(guò)程中機(jī)件吸熱，所以在吸氣過(guò)程中，機(jī)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(yù)熱損失用溫度系數(shù)λt來(lái)衡量（0.90-0.95）。保證措施：加強(qiáng)對(duì)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(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)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(lái)衡量（0.90-0.98）。保證措施：氣閥的嚴(yán)密閉合，氣缸與活塞、氣缸與缸蓋等部件的嚴(yán)密配合。5）氣體流動(dòng)慣性的影響當(dāng)吸氣管中的氣流慣性方向與活塞吸氣行程相反時(shí)，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(jì)進(jìn)氣管長(zhǎng)度，不得隨意增減進(jìn)氣管的長(zhǎng)度，保證濾器的清潔。2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理上述五條原因使實(shí)際與理論循環(huán)不同。4）漏泄的影響5）氣體流動(dòng)慣性的影響1）余隙容積Vc的影響2）進(jìn)排氣閥及流道阻力的影響3）吸氣預(yù)熱的影響2.與理論循環(huán)不同的原因：二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理3.排氣量和輸氣系數(shù)理論排氣量Vt----單位時(shí)間內(nèi)活塞所掃過(guò)的氣缸容積。實(shí)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(jìn)排氣閥及流道阻力的影響吸氣預(yù)熱的影響二、實(shí)際工作循環(huán)（單級(jí)壓縮）第一節(jié)活塞式空壓機(jī)的工作原理指示功率pi

：按示功圖計(jì)算的功率理論功率Ps、PT：按理論循環(huán)計(jì)算的功率

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