计算机组成原理：输入输出系统

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1、1第八章输入输出系统计算机硬件可细分为运算器、控制器、存储器，输入设备和输出设备，又可粗略地分为“CPU、存储器、输入输出设备”三部分。这三部分之间的连接方式和信息交换方式关系到计算机基本功能的实现，是计算机输入输出系统所要解决的主要问题。计算机的输入输出系统简称为I/O系统。一个计算机系统的综合能力、可扩展性、兼容性和性能价格比，都与I/O系统有密切的关系。I/O系统是计算机系统中最具有多样性和复杂性的部分。2本章的主要内容主要内容：总线技术主机与外设的连接程序查询方式中断系统和程序中断方式DMA方式及其接口通道控制方式3一、总线技术以总线连接外设、主存储器

2、、CPU等计算机部件，是计算机系统中普遍采用的方式。总线在计算机系统中是一个非常重要的概念。41、总线定义所谓总线是一组能为多个功能部件分时共享的信息传输线路，借助该传输线路，计算机在各功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换。总线包含地址总线、数据总线和控制总线。学习总线概念应搞清楚两点，一要搞清楚“一组信息传输线路”，二要搞清楚“分时共享”。例如，铁路线类似于总线，坐车的人相当于要传送的信息。大家都能坐火车出行是共享；满员时必须选择乘坐下一车次便是分时。总线的工作机制也是分时共享，任何时间只允许两个部件或设备通过总线交换信息。总线实体就是一组传输线路和相

3、应的控制逻辑。控制逻辑的实现可以是CPU内部的控制逻辑，也可以是总线控制器。5分时共享的实现如何实现分时呢？解决的思路是让不参与通信的设备与总线在逻辑上断开，从而避免干扰正在输送数据的两个部件的正常工作。总线的控制逻辑主要由三态门实现。三态门有3种状态：0、1、高阻态。三态门有3只引脚：输入端、输出端、控制端（G、G）.当控制端有效时，三态门才打开，输出端反映输入端的状态；否则三态门处于关闭状态，输出端呈现高阻态，也就是在逻辑上被断开，输入端不影响输出端。62、总线分类从不同的角度出发，总线有不同的分类方法。按计算机系统的层次结构，总线分可为：CPU内部总线：

4、CPU内部连接各寄存器和运算部件之间的互联线。由于CPU的集成化，这组总线从外部是看不见的。系统总线：连接计算机系统各功能部件，如CPU、存储器、I/O接口之间的总线。系统总线是可见的。外总线：计算机之间、计算机与其它设备之间的连接线称为外总线。在很多情况下，这些连线不是计算机专用的，主要用于其它设备上。总线按时序控制方式可分为同步总线、异步总线、准同步总线；按数据传送格式可分为串行总线、并行总线。这里不再讨论。73、总线标准标准化是一种趋势，总线也不例外，目前总线基本实现标准化。总线一般按以下四大特征进行规范。物理特性：物理特性规定，总线这种插件尺寸有多大？

5、引脚数有多少？引脚的相对位置如何？功能特性：功能特性规定，总线的每一根信号线作什么用。电气特性：电气特性规定，每一个信号线电平的高低、信号的传递方向等。时间特性：时间特性规定，信号线完成每一个动作的起止时间，即什么时间有效、能延续多长时间等。8总线标准（续）所谓总线标准就是对总线的这四个方面进行规范。制定总线标准有以下几方面的好处（优点、优势）。从工程的角度考虑，能够简化硬件设计、易于扩充。从用户的角度考虑，易于获得，随便从哪里买、随便买哪一家的都可以。从厂商的角度考虑，易于批量生产、降低成本。94、总线的信息传送方式串行传送：只有一条传输线，采用脉冲传送。在

6、串行传送时，顺序传送一个数码的所有二进制位，每次一位；先传送数码的最低位，最后传送最高位。并行传送：信息字有多少二进制位，就需要多少条传输线，每个二进制位在不同的线上进行传输。并行传送一般采用电位传送，所有位同时被传送，速度要比串行传送快。分时传送：分时传送有两种概念，一是采用总线复用方式，既传送地址信息，也传送数据信息。为此需要划分时间片，在不同时间中完成不同的传送任务。二是共享总线的部件分时使用总线。105、系统总线总线是一组能为多个功能部件分时共享的信息传输线路，借助总线，各功能部件相互交换信息。系统总线主要连接计算机系统内部的各功能部件，如CPU、存储

7、器、I/O设备等。系统总线是可见的。例如，PC机主板上的很多插槽，实际上就是系统总线的接口。（系统）总线设计的要素包括总线宽度、总线时序、总线仲裁等几个方面。11总线宽度任何总线的信号线在功能上可分为数据线、地址线、控制线。所谓总线宽度就是各功能组中的信号线数，关系到计算机系统数据传输的速率、可管理内存的大小、集成度和硬件成本的问题。数据线提供各部件数据传送的途径。典型的数据总线有8位、16位、32位等。数据总线的宽度决定同时传送的数据位数，增加数据总线的宽度能够提高总线带宽。总线带宽是指单位时间内总线传送的数据量，它定义了总线本身所能达到的最高传输速率。地址

8、总线用于传送读写数据的单元地址。总线中