计算机组成原理_第9讲：输入输出接口-2016秋-2.pdf

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1、计算机组成原理(2014级)计算机组成原理课程组（刘旭东、肖利民、牛建伟、栾钟治）第九部分：输入输出接口一．I/O接口二．程序查询I/O方式三．中断与中断I/O方式四．DMAI/O方式五．I/O通道2第九部分：输入输出接口一．I/O接口二．程序查询I/O方式三．中断与中断I/O方式四．DMAI/O方式五．I/O通道31.1I/O接口外部设备并不直接挂接在系统总线上,而是通过I/O接口为桥梁实现与系统总线的连接各种外设使用不同的操作方法，由CPU来直接控制不同的外设不切实际。外设的数据传送速度比存储器和处理器的速度慢得多，使用高

2、速的系统总线与慢速的外设直接连接，不切实际。外设经常使用与处理器不同的数据格式和字长度。SystemBusI/O接口ControlDataStatus外部设备41.1I/O接口I/O接口的功能识别I/O地址，即地址译码；实现主机与I/O设备的数据交换、控制命令的传递和状态检测与传递；提供缓冲、暂存和驱动能力；进行数据格式、类型方面的转换（串并行转换，电平转换等）；支持一定的I/O方式（程序查询、程序中断、DMA等）；I/O控制与定时51.1I/O接口I/O接口的分类按传送数据格式：串行接口，并行接口串行接口适合

3、速度低、传输距离长的环境并行接口适合速度高、传输距离短的环境按I/O方式：程序查询接口、中断接口、DMA接口、通道控制接口按时序控制方式：同步接口、异步接口同步接口：数据传送由一个统一的时钟信号同步控制异步接口：数据传送采用异步应答方式控制61.1I/O接口I/O操作的过程处理器查询I/O接口状态，以检查连接设备的状态；I/O接口回送设备状态；如果设备可用，并准备好，CPU向I/O接口发出命令，请求传送；I/O接口获得来自外设的数据（字或字节）；数据从I/O接口传送自CPU。71.1I/O接口I/O设备的编址

4、I/O接口的编址编址方式独立编址方式：存储器地址与I/O地址分开，CPU具有专用的I/O指令，系统总线中具有区别存储器读写和I/O操作的控制信号，并以此区别地址总线上的地址是存储器地址还是I/O地址。统一编址方式：存储器地址与I/O地址统一考虑，地址空间的一部分是存储器，另一部分是I/O，支持存储器操作的指令都可用于I/O操作。I/O地址（I/O接口地址,I/O端口地址）：实际上是I/O接口电路中寄存器的地址。81.1I/O接口I/O接口的通用结构SysetecmafBretunsIIenticevrfeaDce91.1

5、I/O接口I/O接口地址选择（译码）I/O接口地址是I/O接口电路中寄存器的地址单独编址方式下的I/O地址选择电路DataBusQQQQQQQQBBBBDDDDI/ORegisterDecoderIORAddressBus10第九部分：输入输出接口一、总线二、I/O接口三、程序查询I/O方式四、中断与中断I/O方式五、DMAI/O方式六、I/O通道112.1程序查询I/O方式也称编程式I/O，处理器执行程序直接控制I/O，包括：检测设备状态发送读写命令（处理器发送I/O命令后，必须等待，直到I/O操作完成）传送数据I

6、/O命令控制命令：激活外设完成动作。如指示磁带机快进或快退，控制命令与设备类型相关；测试命令：测试与I/O接口及其外部设备的各种状态条件；读命令：使I/O接口从外设获得一个数据项，存入内部缓冲区；写命令：使I/O接口从数据总线获得一个数据项，然后传送到外设。122.1程序查询I/O方式132.1程序查询I/O方式示例（串行接口COM1（RS-232C串行接口）状态寄存器端口地址：3FD状态寄存器：61H表示数据准备就绪数据寄存器端口地址：3F8RdSta:MOVDX,3FDH读状态寄存器INAL,DXCMPAL,61

7、HNoReady?JNERdStaYesMOVDX,3F8H执行I/O操作INAL,DX142.1程序查询I/O方式程序查询I/O接口的基本组成StatusRegisterDataRegister（InputRegister，OutputRegister）AddressSelectedLogicBusInterfaceLogic程序查询I/O方式的特点I/O操作由CPU直接完成（通过执行I/O指令完成）外设速度慢，CPU速度快，在外设准备过程中，CPU处在不断的查询之中，CPU的效率得到了极大的浪费。外设与CPU完

8、全串行工作。15第九部分：输入输出接口一．I/O接口二．程序查询I/O方式三．中断与中断I/O方式四．DMAI/O方式五．I/O通道163.1中断与中断I/O中断的概念机器出现了一些紧急事务，CPU不得不停下当前正在执行的程序，转