【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所需的并行碼 ， 把計(jì)算機(jī)內(nèi)部的并行碼轉(zhuǎn)換為在外部傳送的串行碼 。 (3) 可靠性檢驗(yàn) 發(fā)送時(shí)接口電路自動(dòng)生成奇偶校驗(yàn)位等校驗(yàn)碼；接收時(shí)，接口電路對(duì)字符加以自動(dòng)校驗(yàn)。 (4) 實(shí)施連接和控制 目前 ， 廣泛使用的一種通用串行數(shù)據(jù)接口叫 USART（ 異步接收發(fā)送器 ） 。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展 ， 通用可編程同步和異步接口芯片 USART的種類越來(lái)越多 ， Intel 8251就是其中一個(gè)代表 。 下圖為 Intel 8251的結(jié)構(gòu)框圖 。 其編程原理與 8255A有些相似 。 數(shù)據(jù)總線 緩沖器 讀 / 寫 控制邏輯 調(diào)制控制 發(fā)送緩沖器 發(fā)送控制 接收緩沖器 接收控制 TXD TXRDY TXEMPTY TXC RXD RXRDY SYNDET RXC D 0~7 RESET CLK C / D RD WR CS DTR DSR RTS CTS 內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 3. 微型計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口 一般微機(jī)均有兩個(gè)串行口 COM1和 COM2。 COM1采用 9針 DB9連接器 ， COM2有的使用的是 DB\|25針連接器 。 通常串行口常常用于鼠標(biāo)和打印機(jī)接口 。 由于串行傳送數(shù)據(jù)距離較長(zhǎng) ， 因此 ， 長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)通信中往往采用串行口 。 I / O設(shè)備管理 緩沖區(qū)技術(shù) 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 I/O設(shè)備分配 緩沖區(qū)技術(shù) 1. 緩沖區(qū)的作用 （ 1） 高低速設(shè)備之間的速度匹配 中斷和通道技術(shù)為 CPU與外設(shè)之間的并行操作提供了可能。但是由于 CPU與外設(shè)之間的速度的不匹配以及外設(shè)頻繁地中斷 CPU的運(yùn)行，仍會(huì)降低 CPU的工作效率。為此在輸入 /輸出系統(tǒng)中引入了緩沖技術(shù)。 其基本方法是在 CPU與外設(shè)之間設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū)，當(dāng)CPU要向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時(shí)，先把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中，讓外設(shè)慢慢地去“消化”， CPU可以繼續(xù)進(jìn)行別的工作；當(dāng)外設(shè)要向 CPU輸入數(shù)據(jù)時(shí)，先慢慢地把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中， CPU需要時(shí)可以像使用內(nèi)存中的數(shù)據(jù)那樣使用緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。 外部設(shè)備雖然慢但處理的數(shù)據(jù)量少， CPU處理的數(shù)據(jù)量大但速度快，借用緩沖就能很好地解決二者之間的匹配問(wèn)題。例如如 CPU與打印機(jī)通信時(shí)，當(dāng) CPU引發(fā)一個(gè)輸出時(shí)，只需快速地把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中即可，接著便可以去作別的工作，緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)則由打印機(jī)慢慢地享用，從而減少了中斷次數(shù)。 在存儲(chǔ)體系中 ， 緩沖技術(shù)成為解決容量與速度之間的矛盾的主要方法 ， Cache實(shí)際上就是主存與 CPU之間的緩沖區(qū) 。 再如 ， 當(dāng) CPU要與磁盤交換數(shù)據(jù)時(shí) ， 也以緩沖區(qū)作為中間過(guò)渡環(huán)節(jié) 。 （ 2） 一次讀入的信息能多次使用 使用過(guò)文件的人都會(huì)有一個(gè)體驗(yàn)：當(dāng)你要瀏覽一張軟盤中的文件目錄時(shí)，第一次時(shí)間是比較慢的；如果你中間又瀏覽另外的目錄再返回來(lái)瀏覽先前那張軟盤目錄時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)快多了。原因就在于第一次瀏覽時(shí)，軟盤目錄已經(jīng)調(diào)入內(nèi)存的緩沖區(qū)了。一般地說(shuō)，在通道或控制器內(nèi)設(shè)置局部寄存器，可以暫存 I/O信息，減少 CPU的中斷次數(shù)。 （ 3）中轉(zhuǎn) 通過(guò)中轉(zhuǎn)避免外設(shè)與 CPU之間的完全互連 ， 可以解決設(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膹?fù)雜性 。 2. 緩沖區(qū)的實(shí)現(xiàn) 為了有效地進(jìn)行 I/O操作 ， 緩沖存儲(chǔ)已經(jīng)成為不同設(shè)備之間相互連接的重要環(huán)節(jié) 。 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中在信息傳輸?shù)耐ǖ郎显O(shè)置和增加了各種各樣的存儲(chǔ)器 ， 例如顯示存儲(chǔ)器 、 打印緩沖區(qū)等 。 當(dāng)然 ， 并非所有的 I/O操作都要經(jīng)過(guò)緩沖區(qū) 。 例如有的作業(yè)可以直接輸入到外存 ， 再由外存調(diào)入內(nèi)存執(zhí)行 。 緩沖區(qū)可以用硬件實(shí)現(xiàn) ， 也可以用軟件實(shí)現(xiàn) 。 硬緩沖區(qū)通常設(shè)在設(shè)備中 ， 軟緩沖區(qū)由軟件設(shè)置在內(nèi)存中 。 按照組織方式緩沖技術(shù)可以分為：?jiǎn)尉彌_ 、 雙緩沖 、 多緩沖和緩沖池等形式 。 （ 1） 單緩沖：在設(shè)備與 CPU之間設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū) 。 顯然單緩沖區(qū)難以解決兩臺(tái)設(shè)備之間的并行操作 。 （ 2） 雙緩沖：在設(shè)備與 CPU之間設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū) ， 這樣可以解決兩臺(tái)設(shè)備之間的并行操作問(wèn)題 。 （ 3） 多緩沖：把多個(gè)緩沖區(qū)連接起來(lái)組成兩個(gè)部分：一部分用于輸入 ， 另一部分用于輸出 。 （ 4） 緩沖池：把多個(gè)緩沖區(qū)連接起來(lái)統(tǒng)一管理，既可用于輸入，又可用于輸出。 3. 緩沖區(qū)管理 下面以緩沖池為例來(lái)介紹緩沖區(qū)的管理方法 。 一個(gè)緩沖區(qū)由兩部分組成：緩沖首部和緩沖體。緩沖體用于存放數(shù)據(jù)。緩沖首部用來(lái)標(biāo)識(shí)所在緩沖區(qū)以便對(duì)其進(jìn)行管理，它由下圖所示的幾部分組成。 設(shè)備號(hào) 數(shù)據(jù)塊號(hào) 緩沖器號(hào) 互斥標(biāo)識(shí)位 隊(duì)列連接指針 利用緩沖首部的隊(duì)列連接指針 ， 可以將緩沖池中的緩沖區(qū)組織成 3種隊(duì)列： 空閑緩沖隊(duì)列：未使用的緩沖區(qū)隊(duì)列 。 輸入緩沖隊(duì)列：裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成的隊(duì)列 。 輸出緩沖隊(duì)列：裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成的隊(duì)列。 緩沖池工作時(shí) ， 將按如下算法進(jìn)行： （ 1） 當(dāng)設(shè)備有輸入數(shù)據(jù)時(shí) ， 先從空閑隊(duì)列中 （ 隊(duì)首 ） 申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū) —— 稱為收容輸入緩沖區(qū) ， 將輸入數(shù)據(jù)寫入收容輸入緩沖區(qū)中；寫滿后 ， 按一定規(guī)則 （ 如 FIFO） 插入到輸入緩沖隊(duì)列中 。 （ 2）當(dāng) CPU（ 系統(tǒng)）要提取數(shù)據(jù)時(shí)，將從輸入緩沖隊(duì)列中（隊(duì)首）申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū) —— 稱為提取輸入緩沖區(qū)，從中讀取數(shù)據(jù)；提取結(jié)束后，將該緩沖區(qū)插入到空閑隊(duì)列。 （ 3） 當(dāng) CPU要輸出數(shù)據(jù)時(shí) ， 先從空閑隊(duì)列中 （ 隊(duì)首 ） 申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū) —— 稱為收容輸出緩沖區(qū) ， 將輸出數(shù)據(jù)寫入收容輸出緩沖區(qū)中；寫滿后 ， 按一定規(guī)則 （ 如 FIFO） 插入到輸出緩沖隊(duì)列中 。 （ 4）當(dāng)設(shè)備要提取數(shù)據(jù)時(shí)，將從輸出緩沖隊(duì)列中（隊(duì)首）申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū)，從中讀取 數(shù)據(jù) —— 稱為提取輸出緩沖區(qū)；提取結(jié)束后，將該緩沖區(qū)插入到空閑隊(duì)列。 上述收容輸入緩沖區(qū) 、 提取輸入緩沖區(qū) 、 收容輸出緩沖區(qū)和提取輸出緩沖區(qū)統(tǒng)稱為工作緩沖區(qū) 。 與它們對(duì)應(yīng)的輸入 、提取 、 輸出操作 ， 由相應(yīng)的過(guò)程實(shí)現(xiàn) 。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 每一臺(tái)外部設(shè)備的使用都要涉及 DMA 或中斷過(guò)程 ， 并要借助一些特定的寄存器進(jìn)行機(jī)器指令級(jí)的操作 。 但是 ， 用戶都是通過(guò)一些應(yīng)用程序 ， 使用簡(jiǎn)單的命令來(lái)使用外部設(shè)備的 ，不可能進(jìn)行這樣一些低級(jí)的操作 。 另一方面 ， 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入和廣泛展開(kāi) ， 計(jì)算機(jī)所使用的外部設(shè)備品種越來(lái)越多 。 即使同樣一種用途的設(shè)備 ，由于生產(chǎn)廠家不用 ， 型號(hào)不同 ， 其操作方法也會(huì)不同 。 操作系統(tǒng)只是設(shè)置了一些通用性的 I/O操作和管理模塊 ，與設(shè)備的具體操作關(guān)系密切的程序 ， 往往是設(shè)備制造廠家在研制設(shè)備的同時(shí)開(kāi)發(fā)的 。 這種程序就稱為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 。 1. 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的功能