文档介绍：第10章输入输出(I/O)系统
输入输出(I/O)系统概述
程序中断输入输出方式
DMA输入输出方式
通道控制方式和外围处理机
总线结构
外设接口
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输入输出(I/O)系统概述
输入输出系统包括外部设备(输入输出设备和辅助存储器)及其与主机(CPU和存储器)之间的控制部件。控制部件又称为设备控制器、或设备适配器、或接口。其作用是控制并实现主机与外部设备之间的数据传送。
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接口与主机、外设间的连接
控制联络
←———→
控制电路
控制联络信息
←————→
数据(并/串)
←———→
数据/命令/状态
数据(并)
←————→
外设
外设识别
地址信息
—————→
主机
设备接口
接口
系统接口
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为什么需要I/O接口
各种外设的操作方法不同,由CPU统一控制不切合实际。
外设的数据传输速率比存储器和CPU慢,使得高速总线不能直接与外设相连。
外设所使用的数据格式各不一致。
I/O接口
外部设备(I/O设备)
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I/O设备的编址
I/O设备的编址
为了CPU便于对I/O设备进行寻址和选择,必须给众多的I/O设备进行编址,也就是给每一台设备规定一些地址码,称为设备号或设备代码。
CPU对I/O设备有两种寻址方法:
⑴专设I/O指令。
例如:指令IN完成输入,指令OUT完成输出操作。这是I/O空间独立于存储器空间的情况,即设备码的编码和存储器的存储单元的编码是平行存在的。
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I/O设备的编址Ⅱ
⑵利用访存(取数/存数)指令完成I/O功能。
这时I/O空间和存储器空间是合在一起的,即I/O设备和存储单元是统一编址的。
80X86是有专门的I/O指令, 设备的编址可达512个。
3F8~3FFH
8
异步通信控制器
3D0~3DFH
16
彩色图形显示器
3B0~3BFH
16
单色显示器/并行打印机
3F0~3F7H
8
软盘控制器
320~32FH
16
硬盘控制器
地址码(16进制)
占用地址数
输入输出设备
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I/O接口的基本功能
接口(Interface)和端口(Port)的概念:
端口是指接口电路中可以被CPU直接访问的寄存器。
接口是若干端口加上相应的控制逻辑电路。
I/O接口的基本功能
⑴实现主机和外围设备之间的数据传送控制。
⑵实现数据缓冲,以达到主机同外围设备之间的速度匹配。
⑶接受主机的命令,提供设备接口的状态,并按照主机的命令控制设备。
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I/O模块的一般结构
I/O
逻辑
数据寄存器
状态/控制寄存器
外部设备
界面接口
外部设备
界面接口
…...
系统接口
外设接口
数据线
地址线
控制线
数据状态控制
数据状态控制
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I/O接口类型
I/O接口类型
⑴按照数据传送的宽度可分为并行接口和串行接口。
并行接口中,设备和接口是将一个字节(或字)的所有位同时传送的。
串行接口中,设备和接口间的数据是一位一位串行传送的,而接口和主机之间是按字节或字并行传送, 接口要完成数据格式的串—并变换。
⑵按照数据传送的控制方式可分成:程序控制输入输出接口,程序中断输入输出接口和直接存储器存取(DMA)接口等。
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I/O设备数据传送控制方式
程序直接控制(编程I/O)方式
程序中断传送(中断驱动I/O)方式
直接存储器存取(DMA)方式
I/O通道控制方式
外围处理机方式
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