文档介绍：第五章输入输出系统
DMA方式接口
中断方式与接口
直接程序传送方式接口
系统总线
概述
接口
计算机I/O系统结构图
概述
输入输出系统的发展概况
初级阶段
CPU
I/O
I/O
特点: (1)分散连接,线路复杂,故障率高。
(2)CPU和I/O串行工作,程序查询方式
(3)CPU工作效率受影响
总线接口阶段
主机
接口
接口
设备 1
设备n
……
总线
特点:1)总线连接,故障率低
2)CPU和I/O并行工作,分时占用总线:中断
3)传输不受CPU的限制:DMA
具有通道结构的阶段
CPU
通道
I/O
特点: 1)通道可以看作是一个I/O处理器,有专用通道指令。
2) I/O通道受CPU控制:启动、停止
具有 I/O 处理机的阶段
I/O 处理机又称外围处理机(PPU),基本独立于主机工作。
它即可以完成I/O控制,还可以完成码制转换、数据校验等功能。
使I/O系统对主机来说独立性更高。
输入输出系统的组成
I/O系统——计算机系统中完成输入/输出功能的子系统,由I/O软件和I/O硬件两部分联合组成。
I/O硬件:
由计算机系统中所有I/O设备及其接口电路组成,是I/O系统的基础。
I/O软件: 通常指用I/O指令编制的、对I/O接口及设备进行管理和访问的程序,常称为I/O驱动程序。只有在I/O驱动程序的作用下,I/O硬件才能发挥相应的作用。
I/O编址方式: CPU访问I/O设备是通过给每台I/O设备分配一个唯一的编号来识别的,称为I/O地址。
常用的I/O编址方式有两种:
2)I/O独立编址: 机器为I/O设备专门安排一套完全不同于主存地址格式的地址编码,称为设备码(号)。此时I/O地址空间与主存地址空间是两个独立的空间,CPU需要通过专门的I/O指令来访问I/O地址空间。 由于机器所带的I/O设备的数量比主存单元少得多,因此I/O地址空间比主存空间小得多。
1)I/O与内存统一编址: I/O地址采用与主存单元地址完全一样的格式,这样I/O设备就和主存占用了同一个地址空间。此时CPU可像访问主存一样访问I/O设备,不需要安排专门的I/O指令。
机器指令系统中完成I/O操作的一类指令,它具有一般指令的基本特征,又有其特殊性。通常指令系统中对I/O指令的安排采用两种方式:
1)隐式I/O指令: 在I/O设备与主存统一编址的机器中,所有具有访存功能的指令都可以访问I/O,因此不设置专门的I/O指令,即在指令系统一览表里查不到明显具有I/O功能的指令,称为I/O隐指令。
2)显式I/O指令: 在I/O独立编址的机器中,需要专门设置I/O指令,只有通过I/O指令才能对I/O设备进行操作。在这类机器的指令系统一览表中可明显看到I/O类指令。如In、OUT指令等。
I/O指令:
I/O指令的一般格式:
操作码命令码设备码
操作码:给出I/O指令标志;
命令码:进一步指出I/O操作类型;
常见的I/O操作有:输入、输出、状态测试等。
设备码:给出I/O设备的编号。
由I/O指令给出要访问的I/O地址,通过地址总线发往I/O接口,接口中的设备选择电路进行识别,如地址符合即选中,CPU可对所选I/O进行读写等操作。
I/O寻址过程