技术网站,网站名字做版权需要源代码吗,云教育科技网站建设,页游开发计算机组成原理之机器#xff1a;输入输出系统
笔记来源#xff1a;哈尔滨工业大学计算机组成原理#xff08;哈工大刘宏伟#xff09; Chater3#xff1a;输入输出系统
3.1 输入输出系统的发展概况
早期阶段 外部设备与主机之间采用分散连接#xff0c;即每一个设备都…计算机组成原理之机器输入输出系统
笔记来源哈尔滨工业大学计算机组成原理哈工大刘宏伟 Chater3输入输出系统
3.1 输入输出系统的发展概况
早期阶段 外部设备与主机之间采用分散连接即每一个设备都有专门的控制线路这些控制电路和CPU控制电路设计在一起增加或删除设备很难 输人输出过程是穿插在CPU执行程序过程之中进行的当I/O设备与主机交换信息时CPU不得不停止各种运算因此I/O设备与CPU是按串行方式工作的极浪费时间。 外部设备和主机的信息交换采用程序查询方式 接口模块和DMA阶段 外部设备通过接口模块与主机连接计算机系统采用总线结构CPU和I/O设备并行工作。 虽然这个阶段实现了CPU和I/O设备并行工作但是在主机与I/O设备交换信息时CPU要中断现行程序即CPU与I/O设备还不能做到绝对的并行工作。为了进一步提高CPU的工作效率又出现了直接存储器存取(Direct Memory Access,DMA)技术其特点是I/O设备与主存之间有一条直接数据通路I/O设备可以与主存直接交换信息使CPU在I/O设备与主存交换信息时能继续完成自身的工作故资源利用率得到了进一步提高。
具有通道结构的阶段 在小型和微型计算机中采用DMA方式可实现高速I/O设备与主机之间成组数据的交换 在大中型计算机中I/O设备配置繁多数据传送频繁若仍采用DMA方式会出现一系列问题因此采用I/O通道方式进行数据交换 具有I/O处理机外围处理机的阶段 输入输出系统发展到第四阶段出现了I/O处理机。I/O处理机又称为外围处理机(Peripheral Processor),它基本独立于主机工作既可完成I/O通道要完成的I/O控制又可完成码制变换、格式处理、数据块检错、纠错等操作。具有I/O处理机的输入输出系统与CPU工作的并行性更高这说明I/O系统对主机来说具有更大的独立性。
3.2 输入输出系统的组成
输入输出系统由I/O软件和I/O硬件组成 I/O软件 1I/O指令CPU指令的一部分
2通道指令通道自身的指令 通道程序即由通道指令组成它完成某种外围设备与主存之间传送信息的操作。
I/O硬件 硬件组成一般包括接口模块以及I/O设备两部分
3.3 I/O设备与主机的联系方式
I/O设备是有地址的若要与主机连接必须要给出I/O设备的地址 I/O设备编址方式 1统一编址 统一编址就是将I/O地址看做是存储器地址的一部分。例如在64K地址的存储空间中划出8K地址作为I/O设备的地址凡是在这8K地址范围内的访问就是对I/O设备的访问所用的指令与访存指令相似。 2不统一编址 不统一编址就是指I/O地址和存储器地址是分开的所有对I/O设备的访问必须有专用的I/O指令。
显然统一编址占用了存储空间减少了主存容量但无须专用的I/O指令。 不统一编址由于不占用主存空间故不影响主存容量但需设I/O专用指令。
设备选址 用设备选择电路识别是否被选中 传送方式 串行和并行
联络方式 不论是串行传送还是并行传送I/O设备与主机之间必须互相了解彼此当时所处的状态如是否可以传送、传送是否已结束等。
3.4 I/O设备与主机的连接方式 3.5 I/O设备与主机信息传送的控制方式
3.5.1 程序查询方式
程序查询方式是由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备从而控制I/O设备与主机交换信息。
3.5.2 程序中断方式
倘若CPU在启动I/O设备后不查询设备是否已准备 就绪继续执行自身程序只是当I/O设备推备就绪并向 CPU发出中断请求后才予以响应 3.5.3 DMA方式
主存和I/O设备之间有一条直接数据通道无需CPU参与
3.6 I/O设备 3.7 I/O接口
接口可以看做是两个系统或两个部件之间的交接部分它既可以是两种硬设备之间的连接电路也可以是两个软件之间的共同逻辑边界。 I/O接口通常是指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的软件控制。
