计算机原理 第八章 输入输出系统.pdf

八章 输入输出系统 1 外设信息交换方式：外围设备通过查询方式、中断方式、 DMA 方式、通道控制方式、外围处理机方式与CPU 交换信息。 2 程序查询方式：CPU 运行程序，通过查询设备状态，判断 是否传送数据。 3 程序中断方式：包括中断的概念、中断的请求与发送的处 理方式、单级中断与多级中断的定义。 4 DMA 方式：DMA 概念，数据传送方式与DMA 控制器。 1 8 1 外设定时方式与信息交换方式 计算机输入输出系统简称I / O 系统，包括I / O 接口，I / O 管理 部件和相关软件。计算机系统的综合处理能力，可扩展性、兼容性和 性能价格比，都与I / O 系统密切相关。 8．1．1 外围设备的定时方式 外围设备通常带有机械装置，并采用串行传输和模拟传输，和高 速运作的主机相比，存在着较大的速度差异，因此需采用特定的定时 方式，使外设与在主机时间上同步。 输入/ 输出设备同CPU 交换数据的过程如下： 输入过程包含以下三个步骤： ⑴ CPU 将I / O 地址放在地址总线上，选择输入设备； ⑵CPU 等候输入设备的数据成为有效； ⑶CPU 从数据总线读入数据，并放入相应的寄存器中。 2 8．1．1 外围设备的定时方式 输出过程包含以下三个步骤： ⑴ CPU 将I / O 地址放在地址总线上，选择输出设备； ⑵CPU 把数据放在数据总线上； ⑶输出设备从总线上取走数据。 输入输出的关键问题在于数据何时有效，何时执行输入输出操 作。各种I / O 设备速度差异较大，需要不同的定时方式。 根据外设的具体情况，CPU 与外围设备之间的定时，可分为以下 三种情况： 1 极慢速外设或简单外设 包括机械开关、显示二极管等。CPU 与这类外设速度差异巨大， 因此可认为输入数据一直有效，或输出已准备就绪，CPU 只要接收或 发送数据即可。 3 8．1．1 外围设备的定时方式 2 慢速或中速外设 CPU 与这类外设速度差异较大，因此采用异步定时方式，通过查 询方式，与外设交换数据。 输入过程： CPU 要获取数据时，通过I / O 指令启动外设、查 询外设状态。若就绪，置位 发送就绪” 状态，从总线接收数据。数据 接收后，发送信号表示数据已取走，外设复位 发送就绪” 状态，准备 下一个数据。若未就绪，CPU 进入循环等待，每循环一次都查询外设 状态，直至外设 发送就绪” 状态为 1”，才从外设接收数据。 输出过程： CPU 要发送数据时，通过I / O 指令启动外设，外 设做好接收准备后置 1 接收就绪” 状态，发出请求信号。CPU查询 接 收就绪” 状态，若为1 表示外设准备就绪，CPU 传送数据到外设。接收 完成后向CPU 发出 数据已经取走” 的通知，CPU 准备下一个数据。 若状态位为0，表示外设未准备就绪，CPU 将循环等待。 4 8．1．1 外围设备的定时方式 将CPU 与外设间用问答信号进行定时的通信方式称为应答式数据 交换，或称为异步定时方式。 3 高速外设 外设以相等的时间间隔操作，CPU 也以等间隔的速率执行输入/ 输出指令，这种方式称为同步定时方式。CPU 与外设之间的数据交换 依靠时钟脉冲定时控制来进行。