计算机组成原理 输入输出系统

一、概述

1.发展历程

阶段	连接方式	工作方式
早期	每个 I/O 设备与 CPU 独立连接	串行工作	程序查询方式
接口模块和 DMA 阶段	总线连接	并行工作	分为中断方式和 DMA 方式
通道结构阶段	I/O 通道	——	——
I/O 处理机阶段	——	——	——

 

 

 

 

                                                                                   

2.组成部分

3.I/O 与主机 联系 方式

（1）I/O 编址方式

• 统一编制：I/O 地址看作存储器地址一部分，与 CPU 访存指令类似，占用主存空间
• 不统一编址：I/O 地址不是存储器地址一部分，有专门 I/O 指令，不占用主存空间

（3）联络方式

I/O 设备与 CPU 间了解彼此状态的方式。

• 立即响应
• 异步工作采用应答信号联络
• 同步工作采用同步时标联络

4.I/O 与主机间 连接 方式

• 辐射式：增删设备困难
• 总线式

5.信息传输控制方式

• 程序查询方式：I/O 准备数据时间，CPU 占用而不有意义的工作，

• 程序中断方式： 部分并行工作

工作流程：

1. 保护现场：保护断点、寄存器内的数据
2. 中断服务
3. 恢复现场
4. 中断返回

• DMA 方式：I/O 与内存直接交换数据

二、I/O 接口

接口，实现设备选择、速度匹配、格式转换、电平转换、传送控制命令、反馈工作状态等功能。

1.功能和组成

数据线为双向通信，设备选择线、命令线、状态线为单向传输。

功能	组成
选址	设备选择电路
传送命令	命令寄存器、命令译码器
传送数据（核心功能）	数据缓冲寄存器
反映设备状态	设备状态标记

 

 

 

 

 

 

2、接口类型

（1）按数据传输方式：

• 并行接口
• 串行接口

（2）按功能选择灵活性：

• 可编程接口
• 不可编程接口

（3）按通用性分：

• 通用接口
• 专用接口

（4）按数据传送控制方式分：

• 程序性接口：程序中断查询
• DMA 接口

 

本文中图片均为刘宏伟教授在中国大学MOOC上的课件截图