1.15 - 输入输出系统

目录

一、微机最常用的内存与接口的编址方式

1、统一编址

2、独立编址

二、直接程序控制

1、概念

2、无条件传送

3、程序查询方式

三、中断方式

1、定义

2、目的

3、实质

4、实现方法

5、时间

6、特点

7、处理过程

四、直接存储器存取方式（DMA）

五、输入输出处理器（IOP）

六、输入输出控制

七、考法1：各种输入输出的特点

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一、微机最常用的内存与接口的编址方式

1、统一编址

2、独立编址

二、直接程序控制

1、概念

• 直接程序控制是指外设数据的输入/输出过程是在CPU执行程序的控制下完成的。
• 这种方式分为无条件传送和长须查询两种方式；

2、无条件传送

• 外设数据总是准备好的，它可以无条件地随时接收CPU发来的输出数据；
• 也能够无条件地随时向CPU提供数据；

3、程序查询方式

• 在这种查询方式下，CPU需要执行相关的程序，来查看数据是否准备好；所以这种查询效率是很低的；
• 通过CPU执行程序来查询外设的状态，判断外设是否准备好接收是数据或准备好了向CPU输入的数据。
• 根据外设的状态，CPU也有针对性地为外设的的输入输出服务；
• 通常，一个计算机系统中可以存在着多种不同的外设，如果这些外设是用查询方式工作，则CPU应对这些外设逐一进行查询，发现哪个外设准备就绪就对该外设服务； 
• 这种方式CPU需定期的长训I/O系统的状态，降低了CPU的效率，并且对外部的突发时间不能做出实时响应；

三、中断方式

1、定义

• 将一些中断的信号返回给CPU，CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序；
• 处理完毕后自动恢复原程序的执行；

2、目的

• 为了减少程序直接控制方式中CPU等待时间以及提高系统的并行工作程度；
• 用来控制外围设备和内存与CPU之间的数据传送称为中断方式；

3、实质

• 程序切换；

4、实现方法

• 保存断点，保护现场；
• 恢复现场，返回断点；

5、时间

• 一条指令结束时切换；
• 保存程序的完整性；

6、特点

• 具有随机性；

7、处理过程

• 唤醒被阻塞的驱动程序；
• 保护被中断过程的CPU环境；
• 分析中断原因，转入相应的设备中断处理程序；
• 进行中断处理；
• 恢复被中断i进程的现场；

四、直接存储器存取方式（DMA）

• 直接内存存取（DMA）是指数据在内存与I/O设备间的直接成块传送；
• 即在内存与I/O设备间传送一个数据块的过程中，不需要CPU的任何干涉；
• 只需要CPU在过程开始启动（即向设备发出“传送一块数据”的命令）与过程结束（CPU通过轮询或中断得知过程是否结束和下次操作是否准备就绪）时的处理，实际操作由DMA硬件直接执行完成；
• CPU在此传送过程中可做别的事情；
• DMA减轻了CPU对I/O操作的控制，使得CPU的效率显著提高。

五、输入输出处理器（IOP）

• 是一个具有特殊功能的处理器，又称为通道方式；
• 它分担了CPU一部分功能，可以实现对外围设备的统一管理，完成外围设备与主存之间的数据传送；
• 通道方式大大提高了CPU的工作效率，然而这种效率的提高是以增加更多的硬件为代价的；

六、输入输出控制

七、考法1：各种输入输出的特点