第7章 输入输出系统(改).ppt

《第7章 输入输出系统(改).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第7章输入输出系统1第一节主机与外设的连接现代计算机系统中外部设备的种类繁多，各类外部设备不仅结构和工作原理不同，而且与主机的连接方式也是复杂多变的。2一、输入输出接口主机和外设的连接方式有辐射型连接、总线型连接等。输入输出接口（I/O接口）是主机和外设之间的交接界面，通过接口可以实现主机和外设之间的信息交换。主机和外设之间进行信息交换为什么一定要通过接口呢？这是因为主机和外设各自具有自己的工作特点，它们在信息形式和工作速度上具有很大的差异，接口正是为了解决这些差异而设置的。31.接口的功能⑴实现主机和外设的通信联络控制

2、接口中的同步控制电路用来解决主机与外设的时间配合问题。⑵进行地址译码和设备选择任何一个计算机系统都配备有多种外设，同一种外设也可能配备多台，主机在不同时刻要与不同外设交换信息，当CPU送来选择外设的地址码后，接口必须对地址进行译码以产生设备选择信息，使主机能和指定外设交换信息。二、接口的功能和基本组成4⑶实现数据缓冲在接口电路中，一般设置有一个或几个数据缓冲寄存器，用于数据的暂存，以避免因速度不一致而丢失数据。在传送过程中，先将数据送入数据缓冲寄存器中，然后再送到输出设备或主机中去。⑷数据格式的变换在输入或输出操作过程中，

3、为了满足主机或外设的各自要求，接口电路中必须具有实现各类数据相互转换的功能。例如：并－串转换、串－并转换、模－数转换、数－模转换以及二进制数和ASCII码的相互转换等。5⑸传递控制命令和状态信息当CPU要启动某一外设时，通过接口中的命令寄存器向外设发出启动命令；当外设准备就绪时，则有“准备好”状态信息送回接口中的状态寄存器，为CPU提供反馈信息，告诉CPU，外设已经具备与主机交换数据的条件。当外设向CPU提出中断请求和DMA请求时，CPU也应有相应的响应信号反馈给外设。6接口中要分别传送数据信息、控制信息和状态信息，数据信

4、息、控制信息和状态信息都通过数据总线来传送。大多数计算机都把外部设备的状态信息视为输入数据，而把控制信息看成输出数据，并在接口中分设各自相应的寄存器，赋以不同的端口地址，各种信息分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中去。2.接口的基本组成7接口与主机、外设间的连接示意图8接口与端口是两个不同的概念。端口是指接口电路中可以被CPU直接访问的寄存器，若干个端口加上相应的控制逻辑电路才组成接口。通常，一个接口中包含有数据端口、命令端口和状态端口。存放数据信息的寄存器称为数据端口，存放控制命令的寄存器称为命令端口，存放状态信息的寄

5、存器称为状态端口。CPU通过输入指令可以从有关端口中读取信息，通过输出指令可以把信息写入有关端口。9CPU对不同端口的操作有所不同，有的端口只能写或只能读，有的端口既可以读又可以写。例如：对状态端口只能读，可将外设的状态标志送到CPU中去；对命令端口只能写，可将CPU的各种控制命令发送给外设。为了节省硬件，在有的接口电路中，状态信息和控制信息可以共用一个寄存器（端口），称之为设备的控制/状态寄存器。10为了能在众多的外设中寻找或挑选出要与主机进行信息交换的外设，就必须对外设进行编址。外设识别是通过地址总线和接口电路中的外设

6、识别电路来实现的，I/O端口地址就是主机与外设直接通信的地址，CPU可以通过端口发送命令、读取状态和传送数据。三、外设的识别与端口寻址11I/O端口编址方式有两种：一种是I/O映射方式，即把I/O端口地址与存储器地址分别进行独立的编址；另一种是存储器映射方式，即把端口地址与存储器地址统一编址。⑴独立编址在这种编址方式中，主存地址空间和I/O端口地址空间是相对独立的，分别单独编址。CPU访问主存时，由主存读写控制线控制；访问外设时，由I/O读写控制线控制。1.端口地址编址方式12⑵统一编址在这种编址方式中，I/O端口地址和主

7、存单元的地址是统一编址的，把I/O接口中的端口作为主存单元一样进行访问，不设置专门的I/O指令。13四、输入输出信息传送控制方式主机和外设之间的信息传送控制方式，经历了由低级到高级、由简单到复杂、由集中管理到各部件分散管理的发展过程，按其发展的先后次序和主机与外设并行工作的程度，可以分为4种。141.程序查询方式程序查询方式是一种程序直接控制方式，这是主机与外设间进行信息交换的最简单方式，输入和输出完全是通过CPU执行程序来完成的。一旦某一外设被选中并启动之后，主机将查询这个外设的某些状态位，看其是否准备就绪？若外设未准备

8、就绪，主机将再次查询；若外设已准备就绪，则执行一次I/O操作。这种方式控制简单，但外设和主机不能同时工作，各外设之间也不能同时工作，系统效率很低，因此，仅适用于外设的数目不多，对I/O处理的实时要求不那么高，CPU的操作任务比较单一，并不很忙的情况。15在主机启动外设后，无须等待查询，而是继续执行原来的