第十章輸入輸出系統(tǒng)-展示頁
2025-08-10 13:32本頁面
【正文】 實現(xiàn)方式簡單 外設(shè)和主機及各外設(shè)之間不能同時工作， 系統(tǒng)效率很低 ,多用于單片機 . 2. 程序中斷傳送方式 ?中斷是外圍設(shè)備用來“主動”通知 CPU，準備送出 輸入數(shù)據(jù)或接收輸出數(shù)據(jù)的一種方法。 ? 通常在用戶的程序中安排一段由輸入輸出指令和其他指令所組成的程序段直接控制外圍設(shè)備的工作。 ? 端口 接口電路中可以被 CPU直接訪問的寄存器， 若干個端口加上相應(yīng)的控制邏輯電路才組成接口。 ⑸ 傳遞控制命令和狀態(tài)信息 CPU通過接口中命令寄存器向外設(shè)發(fā)出啟動命令； busy和 ready信號 （ 6） 電平匹配 /接口的基本組成 ? 接口中要分別傳送數(shù)據(jù)信息 、 控制信息和狀態(tài)信息 ，這些信息都通過數(shù)據(jù)總線分時傳送至專用寄存器中 。 接口要完成數(shù)據(jù)格式的串 —并變換 并行接口 設(shè)備和接口將一個字節(jié) /字所有位同時傳送。 在傳送過程中 ， 先將數(shù)據(jù)送入數(shù)據(jù)緩沖寄存器 ， 然后再送到目的設(shè)備 (輸出 )或主機 (輸入 )。 (2) 統(tǒng)一編址 利用訪存指令完成 I/O功能 當(dāng)訪問到主存地址，即訪問 I/O設(shè)備寄存器。第十章 輸入輸出系統(tǒng) I/O系統(tǒng)概述 程序中斷輸入輸出方式 DMA輸入輸出方式 通道控制方式和外圍處理機方式 總線結(jié)構(gòu) 輸入輸出 (I/O)系統(tǒng)概述 ① 外部設(shè)備 輸入輸出設(shè)備和輔助存儲器 ② 外設(shè)與主機之間的 控制部件 （設(shè)備控制器 –設(shè)備適配器或接口） –主機與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)的通道 接口與主機、外設(shè)間的連接 主機外設(shè)識別數(shù)據(jù) / 命令 / 狀態(tài)控制電路地址信息控制聯(lián)絡(luò)信息數(shù)據(jù) ( 并 ) 外設(shè)控制聯(lián)絡(luò)數(shù)據(jù) ( 并 / 串 )接口 /接口的功能 數(shù)據(jù)傳送控制 ⑴實現(xiàn)主機和外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送控制 數(shù)據(jù)傳輸中的同步問題 —同步控制電路 程序直接控制 、 中斷控制 、 DMA、 通道 、 外圍處理機 ⑵ 進行地址譯碼和設(shè)備選擇 CPU送來選擇外設(shè)的地址碼后 ， 接口必須對地址進行譯碼以產(chǎn)生設(shè)備選擇信息 ， 使主機能和指定外設(shè)交換信息 。 輸入輸出設(shè)備的編址 設(shè)備號或設(shè)備代碼 為了 CPU便于對 I/O設(shè)備進行尋址和選擇，必須給眾多的 I/O設(shè)備進行編址 . CPU對 I/O設(shè)備下達命令方式分兩種尋址方法： (1)單獨編址 專設(shè) I/O指令 指令的地址碼字段指出輸入輸出設(shè)備的設(shè)備代碼。 ⑶ 實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖 解決主機同外圍設(shè)備之間的速度匹配 。 ⑷ 數(shù)據(jù)格式的變換 按照數(shù)據(jù)傳送的寬度 并行和串行接口。 串行接口 設(shè)備和接口間的數(shù)據(jù)是按位串行傳送的， 而接口和主機之間是按字節(jié)或字并行傳送。 ? 接口 數(shù)據(jù)端口、命令端口和狀態(tài)端口。 4. I/O設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式 ? 程序直接控制 (programed direct control) ? 程序中斷傳送 (program interrupt transfer) ? 直接存儲器存取 (direct memory access, DMA) ? I/O通道控制 (I/O channel control) ? 外圍處理機 (peripheral processor unit, PPU) 1. 程序直接控制方式 ? 完全通過程序來控制主機和外圍設(shè)備之間的信息傳送。 ? 程序查詢方式 檢測“完成”狀態(tài)標志。 ?一定程度上實現(xiàn)了 CPU和外圍設(shè)備的并行工作 提高了計算機系統(tǒng)的工作效率 ?實現(xiàn)了外圍設(shè)備的并行工作 CPU按優(yōu)先級響應(yīng)多個 I/O設(shè)備的中斷請求 ?硬件結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些，服務(wù)開銷時間較大 一般適用于隨機出現(xiàn)的服務(wù) 3. 直接存儲器存取方式 ?在外圍設(shè)備和主存之間開辟直接的數(shù)據(jù)傳送通路 ?適用于內(nèi)存和高速外圍設(shè)備之間大批數(shù)據(jù)交換 ? CPU只進行預(yù)處理和后處理 數(shù)據(jù)傳送由 I/O系統(tǒng)中增設(shè)的 DMA控制器完成 傳送數(shù)據(jù)的主存地址和需要傳送數(shù)據(jù)的計數(shù)值 ?特點 : 數(shù)據(jù)傳送速度很高 傳送速率僅受到內(nèi)存訪問時間的限制 主存儲器被并行工作的 CPU和 I/O子系統(tǒng)所共享 3. 直接存儲器存取方式 DMA的不足： ?對外圍設(shè)備的管理和某些操作仍然需要 cpu承擔(dān) ?大中型計算機系統(tǒng)中，系統(tǒng)所配的外設(shè)種類多，數(shù)量大，對外設(shè)的管理和控制任務(wù)重。 4. I/O通道控制方式 ?通道 — 從屬于 cpu的一個專用 I/O處理器 能獨立地執(zhí)行用通道命令編寫的 I/O控制程序， 產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，繼而完成 I/O過程。 ?提高了 CPU的工作效率 ,硬件復(fù)雜。 ?某些操作仍然必須由 cpu來完成 碼制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)檢錯糾錯 5. 外圍處理機方式 ?基本獨立于主機工作 ,結(jié)構(gòu)接近一般處理機 甚至是一般小型通用計算機或微機。 ?使計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)質(zhì)變 功能集中式發(fā)展為功能分散的分布式系統(tǒng) 程序直接控制 中斷控制 DMA 通道 外圍處理機
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