计算机组成原理7----输入输出系统

输入输出系统发展概况

1.早期阶段

IO设备与主存交互信息需要cpu,IO设备与cpu单独连接,IO设备与cpu串行工作,采用程序查询方式

2.接口模块和DMA阶段

IO设备通过接口模块与主机总线连接,IO设备通过DMA与主存直接连接

cpu与IO设备并行工作   中断方式和DMA方式

3.具有通道结构阶段

通道负责管理IO设备以及IO设备与主存通信的处理机,通道受CPU指令管理

4.具有IO处理机阶段

独立于主机的处理器

输入输出系统组成

IO硬件

IO设备  IO接口  通道  设备控制器

IO软件

IO指令  cpu指令一部分  操作码  命令码  设备码

通道指令    通道自身指令  执行IO操作

IO设备与主机联系方式

IO设备编址方式

统一编址   不统一编址

设备选址 

设备选择电路

传送方式

串行  并行

联络方式

立即响应

异步工作采用应答信号

                         计算机组成原理7----输入输出系统_第1张图片

同步工作采用同步时标

IO设备与主机连接方式

辐射式  总线式

IO设备与主机信息传送控制方式

程序查询方式  中断方式   DMA方式  IO通道方式  IO处理机方式

程序查询方式

cpu通过程序不断查询IO设备是否已经准备好

每个IO设备的IO接口内有一个状态标记可以用来标识当前IO设备状态

IO设备准备数据时,cpu也在等待

cpu与IO设备串行工作  效率不高

                        计算机组成原理7----输入输出系统_第2张图片

程序中断方式

将IO工作分为两个过程

IO设备准备数据    此时cpu不需要等待

IO设备与主存交换数据    cpu暂停现行工作开始IO数据传输

                                 计算机组成原理7----输入输出系统_第3张图片

IO设备与cpu可以部分并行工作

cpu启动IO设备后,cpu继续执行其他工作,IO设备同时准备自身数据,数据准备好,IO设备发出中断请求,cpu响应中断,开始处理IO数据,流程如下

                                             计算机组成原理7----输入输出系统_第4张图片

DMA方式

IO设备与主存之间有数据通路  DMA与cpu同时竞争总线,控制权给DMA

DMA  窃取周期  挪用周期

                                计算机组成原理7----输入输出系统_第5张图片

三种方式比较

                                       计算机组成原理7----输入输出系统_第6张图片

IO设备示意图

                                                   计算机组成原理7----输入输出系统_第7张图片

IO设备通过IO接口与主机连接

外部设备主要包括   人机交互设备  计算机信息存储设备  机机通信设备

IO接口功能

实现设备选择  实现数据缓冲速度匹配  实现数据串并格式转换

实现电平转换  传送控制命令  反映设备状态

总线连接方式的IO接口电路

                                                          计算机组成原理7----输入输出系统_第8张图片

IO总线  设备选择线  数据线  状态线  命令线

接口电路的功能与组成

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

完成触发器D  工作触发器B  中断请求触发器INTR  屏蔽触发器MASK

                              计算机组成原理7----输入输出系统_第9张图片

你可能感兴趣的:(计算机组成原理,计算机组成原理)