软考复习笔记之计算机系统基础知识 四、输入/输出技术与总线结构

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系列目录
软考复习笔记之计算机系统基础知识 一、计算机系统基础知识
软考复习笔记之计算机系统基础知识 二、计算机体系结构
软考复习笔记之计算机系统基础知识 三、存储系统
软考复习笔记之计算机系统基础知识 五、安全性、可靠性与系统性能评测

第一章 计算机系统知识

1.23 输入/输出技术

1 微型计算机中最常用的内存与接口的编址方法

计算机系统中存在多种内在与接口地址的编址方法，常见的是下面两种:

内存与按口地址独立编址和内存与接口地址统编址。

1）内存与接口地址独立编址方法

在内存与接口地址独立编址方法下，内存地址和接口地址是完全独立的两个地址空间，它们是完全独立的并且是相互隔高的。访问数据时所使用的指令也完全不同，用于接口的指令只用于接口的读/写，其余的指令全都是用于内存的。

• 优点：在编程序或读程序时很易使用和辨认。
• 缺点：这种编址方法的缺点是用于接口的指令太少、功能太弱。

2）内存与接口地址统编址方法

在这种编址方法中，内存地址和接口地址统在一 一个 公共的地址空间里，即内存单元和接口共用地址空间。在这些地址空间里划分出一部分地址分配给接口使用， 其余地址归内存单元使用。分配给内存的地址区间只能用于内存单元，接口绝不允许使用。同样，分配给接口的地址区间内存单元也绝不能使用。

• 优点：原则上用于内存的指令全都可以用于接口，这就大大地增强了对接口的操作功能，而且在指令上也不再区分内存或接口指令。
• 缺点：就在于整个地址空间被分成两部分，其中一部分分配给接口使用，剩余的为内存所用，这经常会导致内存地址不连续。由于用于内存的指令和用于接口的指令是完全

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2 直接程序控制

直接程序控制是指外设数据的输入/输出过程是在CPU执行程序的控制下完成的。这种方式分为无条件传送和程序查询方式两种情况。

直技程序控制是指外及数据的输入输出出过程是在CFU执行程序的控制下完成的。
这种方式分为无条件传送和程序查询方式两种情况。

• 无条件传送
  无条件地随时向CPU提供需要输入的数据。

• 程序查询方式
  在这种方式下，利用查海方式进行输入输出，就是通过CPU执行利序来来查询外设的状态，判断外设是否准备好接收数据或准备好了
  CPU输入的数据。
  这种方式有两大缺点。
  （1）降低了CPU的效事。
  （2）对外部的突发事件无法做出实时响应。

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3 中断方式

由程序控制I/O的方法，其主要缺点在于CPU必须等待I/O系统完成数据的传输任务，在此期间CPU衢定期地查询IO系统的状态，以确认传输是否完成。因此，整个系统的性能严重下降。
利用中断方式完成数据的输入输出过程为:I/O系统与外设交换数据时，CPU无须等科也不必去查询IO的状态，而可以抽身出来处理其他任务。与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无须等待而提高了效率。

1）中断处理方法

• 多中断信号线法
• 中断软件查询法
• 菊花链法
• 总线仲裁法
• 中断向量表法

2）中断的优先级控制

• 当不同优先级的多个中断源同时提出中断请求时，CPU应优先响应优先级最高的中断源。
• 当CPU正在对某一个中断源服务时，又有比它优先级更高的中断源提出中断请求，CPU应能暂时中断正在执行的中断服务程序二转去对优先级更高的终端服务源，，服务结束后再回到优先级较低的中断服务程序继续执行。这种情况称为中断嵌套。

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4 直接存储器存取方式（DMA）

直接存储器存取方式是一种高速数据传输方式，数据不经过CPU就直接在存储器及输入/输出设备之间进行传输。

5 输入/输出处理机（IOP）

IOP数据传输方式包括字节多路方式、选择传送方式和数组多路方式。

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1.2.4 总线结构

1 总线的定义

一般来说， 任何连接两个以上电子元器件的导线都可以称为总线。

2 总线的分类

总线一般分为三类，分别是内部总线、系统总线、外部总线。

• 内部总线: CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道。
• 系统总线。系统总线的性能直接影响计算机性能，常见的总线标准包括ISA总线、EISA总线、PCI 总线。
• 外部总线。外部总线的标准较多，包括RS-232C、SCSI总线、USB、IEEE-1394、 IEEE-488 等

PCI：用于将显卡、声卡、网卡和硬盘控制器等高速外围设备直接挂在CPU总线上。
STD：规模最小、面向工业控制的8位系统总线，支持多处理器系统。
Centronic：属于外部总线，它的接口时一种答应及并行接口标准，用于将计算机与打印机等外设相连接。