输入输出系统/概述

概述

1.输入输出的发展

1. 早期
   • 分散连接
   • CPU和I/O设备串行工作，程序查询方式。
2. 接口模块和DMA阶段
   • 总线连接
   • CPU和I/O设备并行工作。1.中断方式。2.DMA方式
3. 具有通道结构的阶段
4. 具有I/O处理机阶段

I/O逐渐从CPU中独立出来

2.输入输出系统组成

1.I/O软件

1. I/O指令 CPU指令的一部分
   操作码：标识I/O指令
   命令码：相当于普通指令的操作码
   设备码：I/O设备编码（地址）

操作码	命令码	设备码

1. 通道指令 通道自身指令
   • 三个参数
     1. 数组的首地址
     2. 字数
     3. 操作命令

        I/O硬件

• 设备通过I/O接口连接在总线上和主机完成信息交换

通道方式：

• 设备连接设备控制器连接子通道连接通道

  3.I/O设备和主机的联系方式

  联系->得知I/O设备的地址->编址

  1.I/O设备的编址方式

  1. 统一编址

  用取数，存数指令

  2.不统一编址

  有专门的I/O指令

  2.设备选址

  用设备选择电路识别是否被选中

  3.传送方式

  串行、并行

  4.联络方式

1. 立即响应
2. 异步工作采用应答方式
   • 并行
   • 并行
3. 同步工作采用同步时标

   5.I/O设备和主机的连接方式

4. 辐射性连接
   • 每台设备都有一套控制线路和一组信号线
   • 不利于增删设备
5. 总线连接
   • 便于增删设备

     4.I/O设备与主机信息传送的控制方式

• 程序查询方式
  
• 程序中断方式
  • I/O设备准备数据时，CPU不进行查询
  • I/O设备与主机进行信息交换时，CPU暂停现行程序
  • 没有踏步现象，中断现行程序
  • CPU和I/O部分并行工作

• DMA方式
  • 主存和I/O设备中有一条直接的数据通道
  • 周期窃取（周期挪用）
  • 不中断现行程序

    三种方式比较

    

    外部设备(I/O设备)

概述

主机<->I/O接口<->(外部设备)设备控制器<->光、电、磁部分(外部设备)

• 外部设备
  • 人机交互设备
  • 计算机信息存储设备
  • 机-机之间通信设备
• 输入设备
  • 键盘
    • 编码键盘法
  • 鼠标
  • 触摸屏
• 输出设备
  • 显示器
    • 字符显示
    • 图形显示（主观画图）
    • 图像显示
  • 打印机
• 其他
• 多媒体技术

  I/O接口

  概述

  接口功能和组成

  1.总线连接方式的I/O接口电路

  

  2.接口的功能和组成

  |功能|组成|
  |—-|—-|
  |选址功能|设备选择电路|
  |传送命令功能|命令寄存器、命令译码器|
  |传送数据功能|数据缓冲寄存器|
  |反映设备状态功能|设备状态标记|

  3.I/O基本接口组成

  

  接口类型

  接口分类

  1.按数据传送方式

• 并行接口
• 串行串行

  2.按功能选择的灵活性分类

• 可编程接口
• 不可编程接口

  3.按照通用性分类

• 通用接口
• 专用接口

  4.按照数据传送的控制方式分类

• 中断方式
• DMA方式

  程序查询方式

  1.程序查询流程

  查询流程

  

  2.程序流程

  

  程序中断方式

  概念

  CPU在执行程序过程中，如果发生意外事件或者特殊事件，CPU要中断当前事件去处理特殊事件。通过执行中断服务程序的方式去处理特殊事件，处理结束后返回被中断程序的程序断点。

  I/O中断的产生

  程序中断方式的接口电路

1. 配置中断请求触发器和中断请求屏蔽器
2. 排队器
3. 中断向量地址形成部分