第五章思维导图

U780739657

2024-11-13

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程序查询方式

发中断三要素

以输入设备为例，该接口的工作过程如下

立即响应、具有通道结构的阶段、操作码内容简述

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思维导图大纲

概述

输入输出系统的发展概况

早期阶段

每个I/O设备都必须配有一套独立的逻辑电路与CPU相连，用来实现I/O设备与主机之间的信息交换，因此线路十分散乱、庞杂

输入输出过程是穿插在CPU执行程序过程之中进行的，I/O设备与CPU是按串行方式工作的，极浪费时间

每个I/O设备的逻辑控制电路与CPU的控制器紧密构成一个不可分割的整体，欲增添、撤减或更换I/O设备是非常困难的

接口模块和DMA阶段

数据经过接口既起到缓冲作用，又可以完成串并转换

具有通道结构的阶段

具有I/O处理机的阶段

输入输出系统的组成

I/O软件的主要任务

将用户编制的程序（或数据）输入主机内

将运算结果输送给用户

实现输入输出系统与主机工作的协调

I/O指令

I/O指令的一般格式

操作码

命令码

设备码

操作码字段可作为I/O指令与其他指令（如访存指令、算逻指令、控制指令等）的判别代码；命令码体现I/O设备的具体操作；设备码是多台I/O设备的选择码

I/O设备与主机的联系方式

编址方式

统一编址

I/O地址看作存储器地址的一部分

不统一编址

I/O地址和存储器地址是分开的，所有对I/O设备的访问必须有专用的I/O指令

传送方式

并行

在同一时间，n位信息同时从CPU输至I/O设备

串行

在同一瞬间只传送一位信息，在不同时刻连续逐位传送一串信息

传送速度较慢，但只需要一根数据线和一根地线

当I/O设备与主机距离很远时采用

联络方式

立即响应

对工作速度十分缓慢的I/O设备

异步工作采用应答信号联络

当I/O设备与主机工作速度不匹配

同步工作采用同步时标联络

同步工作要求I/O设备与CPU的工作速度完全同步

I/O设备与主机信息传送的控制方式

程序查询方式

由CPU通过程序不断查询I/O设备是否做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息

程序中断方式

倘若CPU在启动I/O设备后，不查询设备是否已准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU发出请求后才予以响应，这将大大提高CPU的工作效率

DMA方式

主存与I/O设备之间有一条数据通路

主存与I/O设备交换信息时，无须调用中断服务程序

若出现DMA与CPU同时访问主存，CPU总是将总线占有权让给DMA，通常把DMA的这种占有称为窃取或挪用

窃取的时间一般为一个存储周期，故又把DMA占用的存取周期窃取周期或挪用周期

I/O接口

概述

I/O接口通常是指主机与I/O设备之间设置的一个硬件电路及其相应的软件控制

主机与I/O设备之间设置接口的理由

可实现I/O设备的选择

可实现数据缓冲，达到速度匹配

可实现串-并格式的转换

可实现电平转换

可传送控制命令

可监视设备的工作状态

接口的功能和组成

接口类型

按数据传送方式分类

并行接口

将一个字节（或）一个字的所有位同时传送

串行接口

在设备与接口间一位一位传送，内部还必须设有串-并转换装置

按功能选择的灵活性分类

可编程

不可编程

按通用性分类有通用接口和专用接口

通用

可供多种I/O设备使用

专用

为某类外设或某种用途专门设计的

按数据传送的控制方式分类

程序型

用于连接速度较慢的I/O设备

DMA型

用于连接高速I/O设备

程序查询方式

以输入设备为例，该接口的工作过程如下：

1、指令的设备码字段通过地址线送至设备选择电路

2、若该接口的设备码和地址码线上的代码吻合，其输出sel有效

3、I/O指令的启动命令经过“与非”门将工作触发器B置“1”，将完成触发器D置“0”

4、由B触发器启动设备工作

5、输入设备将数据送至数据缓冲寄存器

6、由设备发设备工作结束信号，将D置“1”，B置“0”表示外设准备就绪

7、数据缓冲满

程序中断方式

发中断三要素

D=1

m=0

来自CPU的中断查询信号

链式排队器

子主题 1

硬件向量法

通过向量地址来寻找设备的中断服务程序入口地址，向量地址是由硬件地址产生的

DMA方式

基本组成

主存地址寄存器（AR）

用于存放中需要交换数据的地址

字计数器（WC）

用于记录传送数据的总字数

数据缓存寄存器（BR）

用于暂存每次传送的数据

DMA控制逻辑

控制逻辑负责管理DMA的传送过程

数据传送

接口组成原理

第五章电路参数的测量思维导图

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