第七章、输入输出系统总结教程.docx

输入输出系统7.1 I/O设备一、外设的地位和作用外设是计算机系统的重要组成部分。外设是人机对话的工具。外设是完成数据媒体变换的装置。外设是系统软件及信息的驻在地。外设是计算机推广应用的桥梁。二、外设的特点速度慢：机电混合装置，ms级。多样性及复杂性：涉及机电光磁声等学科，传输速率差异大，方式各不相同。S三、外设的分类1. 人机交互设备 键盘 鼠标 打印机 显示器 2. 信息驻留设备 磁盘 光盘 磁带3. 机—机通信设备调制解调器 网卡 路由器输入设备键盘2. 鼠标3. 触摸屏输出设备1. 显示器2. 打印机六、其他1. A/D、D/A 模拟/数字（数字/模拟）转换器2. 终端 由键盘和显示器组成 完成显示控制与存储 键盘管理及通信控制3. 汉字处理 汉字输入、汉字存储、汉字输出七、多谋体技术八、I/O操作的特点1.异步性2.实时性3.IO操作的实现与设备的无关性7.2 I/O系统的发展1.早期阶段：以运算器为中心，分散连接2.接口模块和 DMA 阶段：总线连接3.具有通道结构的阶段 通道是用来负责管理IO设备以及实现主存与IO设备之间交换信息的部件，可看作是一种具有特殊功能的处理器。具有专用的通道指令，可以独立运行程序，但受制于CPU，是从属于CPU的一个专用处理器4.具有 I/O 处理机的阶段7.3 I/O 接 口 IO接口通常是指主机与外设之间的一个硬件电路及其相应的软件控制。 而端口是指这些接口电路中的一些寄存器，包含有数据端口、控制端口和状态端口，若干个端口加上控制逻辑才能组成接口。概述1. 实现设备的选择2. 实现数据缓冲达到速度匹配3. 实现数据串—并格式转换4. 实现电平转换5. 传送控制命令6. 反映设备的状态（“忙”、“就绪”、“中断请求”）二、接口的功能和组成1、总线连接方式的 I/O 接口电路(1) 设备选择线(2) 数据线(3) 命令线(4) 状态线接口的功能和组成1）、功能选址功能传送命令的功能数据转换和传送的功能 注：格式转换(串并转换)和信号电平转换反映设备状态的功能2）、组成设备选择电路命令寄存器 命令译码器数据缓冲寄存器设备状态标记I/O 接口的基本组成三、接口类型1. 按数据 传送方式 分类并行接口串行接口2. 按功能 选择的灵活性 分类可编程接口不可编程接口按通用性分类通用接口专用接口按数据传送控制方式分类中断接口DMA接口7.4 I/O系统概述 I/O控制：即对输入输出操作实行硬件和软件的控制。I/O系统包括： ?I/O设备 I/O控制部件 主存及其控制的有关部分 与I/O操作有关的软件等一、I/O设备的特点 ?1. 速度慢 2. 多样性与复杂性I/O系统的组织原则1. I/O系统的自治控制 自治控制即将功能分散化，也就是说要使输入输出功能尽可能地从CPU中分散出来，由专门的部件去完成。 2. I/O系统的分类原则①对于慢速外设，一般采用处理机定时查询方式或程序中断方式来控制数据的传送。 ②对于高速外设，传送的信息量大，且单个字符之间间隔时间极短，为减少对主机的打扰，可采用DMA（直接存储器存取）方式来控制数据的传送。 ③对于配备外设多、信息传输量很大的中、大、巨型机系统，则采用I/O通道或外围处理机方式来控制数据传送。 3. I/O系统的层次结构 一般将标准的操作及控制功能放在与主存及CPU相连的层次，而将非标准的操作及控制功能放在与设备相连的层次。 ①在大、中型计算机系统中，一般采用四级层次结构的I/O子系统，它由外设、设备控制器、I/O通道和CPU的一部分组成。 ②在小型、微型机中，一般采用CPU、接口、外设三级层次结构的I/O子系统。I/O通道的基本功能： 1. 从CPU接受I/O指令，选择某一指定外设与主机相连； 2.从主存选取通道命令，形成通道程序，并据此向设备控制器发送操作命令；3.对设备控制器进行初始化，指出外设读写信息的位置、与外设交换信息的主存缓冲区地址、交换的数据量；4接收外设的状态信息，形成并保存通道的状态信息，根据需要将状态信息送往内存指定单元；5. 将外设与通道本身的中断请求按预先规定的优先顺序进行排队，并通知CPU处理。6.控制外设与主存之间交换数据，并完成数据字的分拆与装配，提供数据缓冲；接口的基本功能：? 1.实现主机与外设之间的通信与联络控制，其中包括同步控制、设备选择、中断控制等； 2.实现数据缓冲，以达到主机与外设之间的速度匹配； 3.接受主机的命令，提供设备接口的状态，并按主机的命令控制外设工作。接口与通道的比较接口在组成上不如通道的独立性强，其管理和控制外设的功能也比通道弱。三级