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2022 iThome 鐵人賽

DAY 7
1
自我挑戰組

冒牌工程師上學去系列 第 7

1-6 I/0 是不是就是1和0的簡稱?

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聊完CPU和Memory後,今天來唸I/0的部分。

複習一下前面章節

# CPU Memory
種類 ALU/Control Unit RAM/ROM
計算 MIPS/CPI 資料線/位址線
分層 X Register(CPU內)/快取記憶體/主記憶體/硬碟

今天要念的I/O就是1-1提到的輸入輸出單元
(絕對不是電腦2進位制世界只有1和0的意思)

定址方式

主記憶體就像一個書架,每一層都有自己的編號,並存放固定大小的書,一層的大小我們稱為一個cell
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20220922/20141684zvswFSWZ3I.png
對於I/O裝置也是,他們也會有自己的編號,目的是CPU在跟記憶體或I/O拿資料或指令時都是藉由這些編號來叫號
那問題來了,世界上這麼多同名同姓的人,那有沒有可能周邊設備和主記憶體會有一樣的編號?有的。
那該怎麼辦呢?

以下有兩種定址方式(把他想成邊編號會比較好理解):

隔離式

在隔離I/O (isolated I/O) 中,每個週邊均有唯一的位址,但這些位址卻可能和主記憶體的記憶體單元重複,為了避免混淆,於是得設計兩組不同的指令來進行主記憶體的讀寫及週邊的讀寫。
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20220922/20141684bgVHtl1FQd.png

映射式

映射I/O (memory-mapped I/O) 中,每個週邊均有唯一的位址,這些位址是從主記憶體的部分定址空間配置出來,不會和主記憶體的記憶體單元重複。
https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20220922/20141684pvw8omMnT1.png

圖形呈現方式

點陣圖

畫面由許多點構成,一個點為一個pixel
而色彩每個pixel所佔的記憶體也不同

全彩 灰階 黑白
24 bit 8 bit 1 bit

向量圖

運用貝茲曲線來描述圖形輪廓,放大縮小不會有出現模糊鋸齒狀的問題

資料傳遞方式

Lossy 失真編碼法

常用在影像或聲音上,ex:pig、mp3、gif

  1. Relative encoding / difference encoding失真壓縮
    將連續的畫面中拋棄部分重複畫面,肉眼看不出來

Lossless 非失真編碼法

壓縮後和原檔幾乎一致,ex:bmp、tif

  1. Run-length壓縮法: 如果要傳100萬個1,靠演算法用"接下來100萬個都是1"這句話傳過去,取代真的傳100萬個1
  2. Frequency-dependent encoding頻率相關壓縮法:
    其中一個Huffman encoding
    將重複的資料用一個簡化的方式傳過去,但就無法等量bit平均切
  3. Dictionary encoding 字典壓縮法
    LZW Encoding
    將某些常見的資料編成簡短的碼,例如the要24個bit,但我把the整個用9個bit記起來,將編碼方式不用一起傳過去
QA時間
—張大小為800x600的全彩(Tme Color)影像資料大約要佔據多少記憶體空間?
(A) 0.48 MB
(B) 480 MB
(C) 1.44 MB
(D) 1440 MB

(1.計算機原理 - 102 年 - 台糖/業務管理組)
昨天答案:(A)
小故事:電腦插4G記憶體只抓到3.8G而已…這是怎一回事?

4G的記憶體不會消失,也不會被Windows拿給底層用,應該是說有 200MB 的 “定址空間” 被硬體作為 記體體映射(Memory Map IO)用走了
Memory Mapped IO (MMIO) 使用的是實體記憶體位址 (Physical Address)並不是使用虛擬記憶體
簡單的講MMIO 就是CPU和周邊溝通的介面之一,就是直接去找週邊要的方式

分類會依照第一篇介紹的分類架構來進行
由於是將學習過程記錄下來,如果有任何錯誤歡迎糾正

以下參考連結在學習過程中覺得非常有幫助:
-計算機概論
-台大線上課程


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