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计算机组成原理学习笔记（7.I/O系统）

文章目录

  • 第七章 I/O系统
    • I/O系统的基本概念
    • 输入/输出系统
    • 外存储器
    • 输入/输出系统 I/O接口
    • 输入/输出系统 I/O方式 程序查找方式
    • 中断的作用和原理
    • 多重中断（套娃）
    • 程序中断方式
    • DMA方式

第七章 I/O系统

I/O系统的基本概念

计算机组成原理学习笔记（7.I/O系统）_第1张图片
计算机组成原理学习笔记（7.I/O系统）_第2张图片
主机如何与I/O设备进行交互

  • I/O接口：I/O控制器，设备控制器，就是一块控制芯片，集成在主板上
  • I/O控制器需要制定相应的标准
  • 下图是早期的控制方式

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I/O控制方式简介

  • 控制芯片里包含数据寄存器，控制寄存器，状态寄存器
    • 数据寄存器可以保存要输出到外设的数据，或外设输入的设备
    • 控制寄存器保存的内容可以反映某一外设需要做什么具体动作
    • 状态寄存器反映了当前外设的状态，比如，忙碌，损坏，就绪，没纸了
  • scanf背后的过程
    • CPU通过控制总线发出读命令，通过地址总线指明读哪个设备，把外设的输入数据读到哪个寄存器
  • 如何判断I/O操作完成
    • 程序查询方式，CPU一直等待，低效
    • 程序中断方式，CPU可以响应中断请求，取走输入数据，
  • 数据流，这两个方式，每输入一个字，就需要CPU作为中转，将数据从I/O设备保存至主存

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程序查询方式和程序中断方式

  • 思考，键盘属于慢速设备，CPU处理这样的中弄断很容易解决
  • 对于快速I/O设备，如磁盘，每准备好一个字都要让CPU中断，回到值CPU处理中断程序过多，CPU利用率严重下降

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DMA控制方式

  • DMA控制方式可以解决上述快速设备导致CPU中断次数过多的问题
  • DMA接口也是I/O接口，只是用来控制高速外部设备
  • CPU直接通过I/O总线发出读写命令，指明主存地址，磁盘地址，读写数据量
  • 高速外设与主存传送数据则通过DMA总线进行，在DMA接口的控制下，每完成一整块数据的读写才向CPU发出一次中断
  • 大大减少了向CPU发送中断请求的次数，对于个人计算机已经足够用

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通道控制方式

  • 实质就是通过通道程序对I/O的输入输出进行优化管理

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I/O系统的基本组成

  • 不同厂商的I/O设备的命令码各不相同，这些命令码就在驱动程序中

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知识点小结

  • 程序查询方式，程序中断方式，DMA方式是考察重点

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输入/输出系统

VRAM的计算是考察重点
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计算机组成原理学习笔记（7.I/O系统）_第14张图片
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显示器

  • 显示存储器VRAM，掌握最小显存的计算，VRAM最小带宽

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