【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)換成計算機所需的并行碼 ， 把計算機內(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 發(fā)送時接口電路自動生成奇偶校驗位等校驗碼；接收時，接口電路對字符加以自動校驗。 (4) 實施連接和控制 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的種類越來越多 ， Intel 8251就是其中一個代表 。 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. 微型計算機標準串行口 一般微機均有兩個串行口 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和打印機接口 。 由于串行傳送數(shù)據(jù)距離較長 ， 因此 ， 長距離數(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的運行，仍會降低 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)置一個緩沖區(qū)，當(dāng)CPU要向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時，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)進行別的工作；當(dāng)外設(shè)要向 CPU輸入數(shù)據(jù)時，先慢慢地把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中， CPU需要時可以像使用內(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題。例如如 CPU與打印機通信時，當(dāng) CPU引發(fā)一個輸出時，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)則由打印機慢慢地享用，從而減少了中斷次數(shù)。 在存儲體系中 ， 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 ， 也以緩沖區(qū)作為中間過渡環(huán)節(jié) 。 （ 2） 一次讀入的信息能多次使用 使用過文件的人都會有一個體驗：當(dāng)你要瀏覽一張軟盤中的文件目錄時，第一次時間是比較慢的；如果你中間又瀏覽另外的目錄再返回來瀏覽先前那張軟盤目錄時，會發(fā)現(xiàn)快多了。原因就在于第一次瀏覽時，軟盤目錄已經(jīng)調(diào)入內(nèi)存的緩沖區(qū)了。一般地說，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)的實現(xiàn) 為了有效地進行 I/O操作 ， 緩沖存儲已經(jīng)成為不同設(shè)備之間相互連接的重要環(huán)節(jié) 。 現(xiàn)代計算機系統(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器 ， 例如顯示存儲器 、 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)可以用硬件實現(xiàn) ， 也可以用軟件實現(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：單緩沖 、 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)置一個緩沖區(qū) 。 顯然單緩沖區(qū)難以解決兩臺設(shè)備之間的并行操作 。 （ 2） 雙緩沖：在設(shè)備與 CPU之間設(shè)置兩個緩沖區(qū) ， 這樣可以解決兩臺設(shè)備之間的并行操作問題 。 （ 3） 多緩沖：把多個緩沖區(qū)連接起來組成兩個部分：一部分用于輸入 ， 另一部分用于輸出 。 （ 4） 緩沖池：把多個緩沖區(qū)連接起來統(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介紹緩沖區(qū)的管理方法 。 一個緩沖區(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)。緩沖首部用來標識所在緩沖區(qū)以便對其進行管理，它由下圖所示的幾部分組成。 設(shè)備號 數(shù)據(jù)塊號 緩沖器號 互斥標識位 隊列連接指針 利用緩沖首部的隊列連接指針 ， 可以將緩沖池中的緩沖區(qū)組織成 3種隊列： 空閑緩沖隊列：未使用的緩沖區(qū)隊列 。 輸入緩沖隊列：裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成的隊列 。 輸出緩沖隊列：裝滿輸出數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成的隊列。 緩沖池工作時 ， 將按如下算法進行： （ 1） 當(dāng)設(shè)備有輸入數(shù)據(jù)時 ， 先從空閑隊列中 （ 隊首 ） 申請一個緩沖區(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） 插入到輸入緩沖隊列中 。 （ 2）當(dāng) CPU（ 系統(tǒng)）要提取數(shù)據(jù)時，將從輸入緩沖隊列中（隊首）申請一個緩沖區(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)插入到空閑隊列。 （ 3） 當(dāng) CPU要輸出數(shù)據(jù)時 ， 先從空閑隊列中 （ 隊首 ） 申請一個緩沖區(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） 插入到輸出緩沖隊列中 。 （ 4）當(dāng)設(shè)備要提取數(shù)據(jù)時，將從輸出緩沖隊列中（隊首）申請一個緩沖區(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) 。 與它們對應(yīng)的輸入 、提取 、 輸出操作 ， 由相應(yīng)的過程實現(xiàn) 。 設(shè)備驅(qū)動程序 每一臺外部設(shè)備的使用都要涉及 DMA 或中斷過程 ， 并要借助一些特定的寄存器進行機器指令級的操作 。 但是 ， 用戶都是通過一些應(yīng)用程序 ， 使用簡單的命令來使用外部設(shè)備的 ，不可能進行這樣一些低級的操作 。 另一方面 ， 隨著計算機應(yīng)用的深入和廣泛展開 ， 計算機所使用的外部設(shè)備品種越來越多 。 即使同樣一種用途的設(shè)備 ，由于生產(chǎn)廠家不用 ， 型號不同 ， 其操作方法也會不同 。 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)備的同時開發(fā)的 。 這種程序就稱為設(shè)備驅(qū)動程序 。 1. 設(shè)備驅(qū)動程序的功能