文档介绍：第7章输入输出系统
I/O方式
I/O接口
外部设备
I/O系统概述
概述
一、输入输出系统的发展概况
1. 早期
分散连接
CPU 和 I/O设备串行工作
程序查询方式
2. 接口模块和 DMA 阶段
总线连接
CPU 和 I/O设备并行工作
3. 具有通道结构的阶段
4. 具有 I/O 处理机的阶段
中断方式
DMA 方式
二、输入输出系统的组成
1. I/O 软件:输入、输出、协调
(1) I/O 指令
(2) 通道指令
CPU 指令的一部分
通道自身的指令
指出数组的首地址、传送字数、操作命令
如 IBM/370 通道指令为 64 位
2. I/O 硬件
设备
I/O 接口
设备
设备控制器
通道
操作码
命令码
设备码
三、I/O 设备与主机的联系方式
1. I/O 设备编址方式
(1) 统一编址
(2) 不统一编址
用取数、存数指令
有专门的 I/O 指令
2. 设备选址
用设备选择电路识别是否被选中
3. 传送方式
(1) 串行
(2) 并行
数据字
命令字
命令字
0
1
1
0
1
0
0
0
起始位
终止位
ms
2× ms
4. 联络方式
(1) 立即响应
(2) 异步工作采用应答信号
“Ready”
“Strobe”
I/O
接
口
I/O
设
备
CPU
(3) 同步工作采用同步时标
并行
串行
起始位
终止位
ms
2× ms
5. I/O 设备与主机的连接方式
(1) 辐射式连接
(2) 总线连接
外设Ⅰ
外设Ⅱ
外设Ⅲ
主
机
不便于增删设备
每台设备都配有一套
控制线路和一组信号线
便于增删设备
四、I/O设备与主机信息传送的控制方式
1. 程序查询方式
CPU 和 I/O 串行工作
踏步等待
CPU读I/O状态
检查状态
未准备就绪
出错
从I/O接口中读
一个字到CPU
从CPU向主存
写入一个字
CPU向I/O发
读指令
CPU读I/O状态
检查状态
完成否
未准备就绪
现行程序
是
出错
已准备就绪
否
2. 程序中断方式
I/O 工作
CPU 不查询
CPU 暂停现行程序
自身准备
与主机交换信息
CPU 和 I/O 并行工作
启动 I/O设备
现行程序
…
…
中断服务程序
K
K+1
…
没有踏步等待现象
中断现行程序
程序中断方式流程
CPU 向 I/O 发读指令
CPU 读 I/O 状态
检查状态
完成否?
CPU 做其他事情
I/O 设备工作
准备就绪
CPU I/O
从 CPU 向主存写入一个字
CPU 主存
从 I/O 接口中读一个字到CPU
I/O CPU
中断请求
I/O CPU
出错
是
否
未错
3. DMA 方式
主存和 I/O 之间有一条直接数据通道
不中断现行程序
周期挪用(周期窃取)
CPU 和 I/O 并行工作
存取周期结束
CPU 执行现行程序
CPU 执行现行程序
DMA请求
启动I/O
I/O准备
I/O准备
一个存取周期
实现I/O与主存之间的传送