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第7章 输入/输出系统
小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.
總覽
I/O系統(tǒng)基本概念 外部設(shè)備 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo) 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) 外存儲器：硬盤存儲器、磁盤陣列、光盤存儲器 I/O接口 I/O接口的功能和基本結(jié)構(gòu) I/O端口及其編址 I/O方式 程序查詢方式 程序中斷方式 中斷的基本概念，中斷響應(yīng)過程、中斷處理過程、多重中斷和中斷屏蔽的概念。
DMA方式 DMA控制器的組成，DMA傳送過程。
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I/O系統(tǒng)基本概念 I/O系統(tǒng)的歷史演變過程 早期階段（程序查詢方式） 接口模塊和DMA階段（中斷方式和DMA方式） 具有通道結(jié)構(gòu)的階段 具有I/O處理器的階段 I/O系統(tǒng)的基本概念 I/O軟件 I/O指令：操作碼/指令碼/設(shè)備碼 通道指令 I/O硬件 外部設(shè)備 I/O設(shè)備分類 輸入設(shè)備：能將人們熟悉的信息形式變換成計(jì)算機(jī)能接受并識別的信息形式。 輸出設(shè)備：能將計(jì)算機(jī)運(yùn)算結(jié)果的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成人類或者其他設(shè)備可以接受和識別的信息形式。 輸入/輸出兼用設(shè)備：既可以作為輸入設(shè)備，也可以作為輸出設(shè)備，例如硬盤，既可以存數(shù)據(jù)，也可以取數(shù)據(jù)。 輸入設(shè)備：鍵盤、鼠標(biāo) 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī) I/O接口 I/O接口基礎(chǔ)知識 通過接口可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖。 一臺機(jī)器通常配有多臺I/O設(shè)備，他們各自有其設(shè)備編號，通過接口可以實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備的選擇。 某些設(shè)備是一位位地串行傳送數(shù)據(jù)，而CPU一般為并行傳送，通過接口可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串—并格式的轉(zhuǎn)換。 I/O接口和I/O端口是兩個不同的概念，但相互之間有關(guān)聯(lián)。I/O接口是主機(jī)和外設(shè)之間傳送信息的"橋梁"，介于主機(jī)和外設(shè)之間。主機(jī)控制外設(shè)的命令信息、傳送給外設(shè)的數(shù)據(jù)或從外設(shè)取來數(shù)據(jù)、外設(shè)送給主機(jī)的狀態(tài)信息等有要先存放在I/O接口中。所以，接口中有一些寄存器，用于存放這些命令、數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。把I/O接口中的這些寄存器稱為I/O端口。 I/O接口的功能和基本結(jié)構(gòu) 每一臺I/O設(shè)備都是通過I/O接口連接到系統(tǒng)總線上的，并且此總線包括數(shù)據(jù)線、設(shè)備選擇線、命令線和狀態(tài)線
數(shù)據(jù)線（雙向）：用作I/O設(shè)備與主機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)。
設(shè)備選擇先（單向）：用來傳送設(shè)備碼。
命令線（單向）：用來傳送CPU向設(shè)備發(fā)憷的各種命令信號，如啟動、停止、讀、寫等信號。
狀態(tài)線（單向）：將I/O設(shè)備的狀態(tài)想住址報告的信號線。
I/O接口的功能 設(shè)備選擇功能 由于I/O總線與所有設(shè)備的接口電路相連，但CPU究竟選擇哪臺設(shè)備，還得通過設(shè)備選擇線上的設(shè)備碼來確定，該設(shè)備碼將送至所有設(shè)備的接口，因此當(dāng)設(shè)備選擇線上的設(shè)備碼與本設(shè)備碼相符合時，應(yīng)發(fā)憷設(shè)備選擇信號SEL，這種功能可通過接口內(nèi)的設(shè)備選擇電路來實(shí)現(xiàn)。
傳送命令功能 當(dāng)CPU向I/O設(shè)備發(fā)出命令時，要求I/O設(shè)備能做出相應(yīng)，如果I/O接口不具備傳送命令信息的功能，那么設(shè)備將無法相應(yīng)，故通常在I/O接口中舍友存放命令的命令寄存器和命令譯碼器。
傳送數(shù)據(jù)功能 反應(yīng)I/O設(shè)備的工作狀態(tài) I/O設(shè)備的基本結(jié)構(gòu) I/O接口的類型 I/O端口及其編址 I/O端口 I/O端口的編址 統(tǒng)一編址 不統(tǒng)一編址 I/O方式 程序查詢方式 程序中斷方式 中斷的基本概念，中斷響應(yīng)過程、中斷處理過程、多重中斷和中斷屏蔽的概念。
DMA方式 DMA的特點(diǎn) DMA方式是一種完全由硬件進(jìn)行成組信息傳送的控制方式，具有程序終端方式的優(yōu)點(diǎn)，即在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備階段，CPU與外設(shè)并行。它還降低了CPU在傳送數(shù)據(jù)時的開銷，這是因?yàn)樾畔魉筒唤?jīng)過CPU，也就不需要保護(hù)、恢復(fù)現(xiàn)場等繁瑣操作。這種方式適用于磁盤、磁帶等高速設(shè)備大批量數(shù)據(jù)的傳送。它的硬件開銷比較大，DMA方式中，中斷的作用僅限于故障和正常傳送結(jié)束時的處理。
DMA的傳送方法 停止CPU訪問主存 周期挪用 DMA與CPU交替訪問 DMA接口的功能和組成 AR：存放數(shù)據(jù)塊在主存的首地址，有計(jì)數(shù)功能。
DAR：為設(shè)備地址寄存器，用于存放設(shè)備號。
WC：為字計(jì)數(shù)器，存放交換數(shù)據(jù)的字?jǐn)?shù)。
BR：為數(shù)據(jù)緩沖寄存器，存放主存和設(shè)備之間交換的數(shù)據(jù)字。
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DMA的傳送過程分為預(yù)處理、數(shù)據(jù)傳送和后處理3個階段：
預(yù)處理 指明是輸入數(shù)據(jù)還是輸出數(shù)據(jù) 向DMA設(shè)備地址寄存器（DAR）送入設(shè)備號，并啟動設(shè)備。 向DMA主存地址寄存器（AR）送入交換數(shù)據(jù)的主存首地址。 對字計(jì)數(shù)器（WC）賦予交換數(shù)據(jù)的個數(shù)。 數(shù)據(jù)傳送 DMA以數(shù)據(jù)塊為單位傳送數(shù)據(jù)。
當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好一個字時，將該字讀到DMA的數(shù)據(jù)緩沖寄存器中（BR），表示數(shù)據(jù)緩沖寄存器"滿"。 與此同時設(shè)備向DMA接口發(fā)送請求（DREQ）。 CPU發(fā)出HLDA信號，表示允許將總線控制權(quán)交給DMA接口。 將DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址總線，并命令存儲器寫。 DMA控制邏輯告訴I/O，CPU已經(jīng)安排了一個DMA周期，記住為下一個字的傳送作準(zhǔn)備。 將DMA數(shù)據(jù)緩沖寄存器的內(nèi)容送數(shù)據(jù)總線。 主存將數(shù)據(jù)總線上的信息寫至地址總線指定的存儲單元中。 修改主存地址和字計(jì)數(shù)值。 后處理 當(dāng)DMA的中斷請求得到相應(yīng)后，CPU停止源程序的執(zhí)行，專區(qū)執(zhí)行中斷服務(wù)程序，做一些DMA的結(jié)束工作。
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/stormax/p/9566841.html
總結(jié)
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