哈工大威海计算机学院 计算机组成原理教学教案第7章 输入输出接口.ppt

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1、7.6DMA方式7.5程序中断方式7.4程序查询方式7.3I/O接口7.2外部设备7.1概述计算机I/O系统结构图7.1概述一、输入输出系统的发展概况无I/O技术程序查询I/O方式程序中断方式直接内存存取(DirectMemoryAccess,DMA)方式通道(Channel)方式外围处理机(PeripheralProcessorUnit,PPU)方式1、无I/O技术(1)辐射式连接外设Ⅰ外设Ⅱ外设Ⅲ主机特点（1）每个I/O设备利用各自的逻辑控制电路与CPU相连（2）I/O与CPU交换信息时，CPU必须停止其他工作

2、（3）I/O设备控制电路与CPU控制器紧密结合不分隔缺点：线路复杂缺点：效率低下缺点：不易扩充设备（2）总线及接口技术的引入主机接口接口设备1设备n……总线特点：1）总线连接，易于删减设备，故障率低2）接口可以使不同的外设更方便的接入计算机系统2、程序查询I/O方式CPU读I/O状态检查状态未准备就绪N数据传送YCPU主动去查询外设在这种方式中．数据在CPU与外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，是在CPU主动控制下进行的．当输入／输出时，CPU暂停执行本程序，转去执行输入／输出的服务程序，根据服务程序中的I/O

3、指令进行数据传送．特点：简单，CPU效率低，CPU、各外设串行工作；踏步等待3.程序中断方式I/O工作CPU不查询CPU暂停现行程序自身准备与主机交换信息CPU和I/O并行工作启动I/O设备现行程序……中断服务程序KK+1…没有踏步等待现象中断现行程序程序中断方式流程CPU向I/O发读指令CPU读I/O状态检查状态完成否？CPU做其他事情I/O设备工作准备就绪CPUI/O从CPU向主存写入一个字CPU主存从I/O接口中读一个字到CPUI/OCPU中断请求I/OCPU出错是否未错4.DMA方式主存和I/O之间有一条直

4、接数据通道不中断现行程序周期挪用（周期窃取）CPU和I/O并行工作存取周期结束CPU执行现行程序CPU执行现行程序DMA请求启动I/OI/O准备I/O准备一个存取周期实现I/O与主存之间的传送三种方式的CPU工作效率比较存取周期结束CPU执行现行程序CPU执行现行程序DMA请求启动I/OI/O准备I/O准备一个存取周期实现I/O与主存之间的传送CPU执行现行程序CPU查询等待并传输I/O数据CPU执行现行程序启动I/OI/O准备及传送指令执行周期结束CPU执行现行程序CPU执行现行程序启动I/O中断请求I/O准备I

5、/O准备CPU处理中断服务程序实现I/O与主机之间的传送间断启动I/O启动I/OI/O准备中断请求启动I/OI/O准备一个存取周期DMA请求程序查询方式程序中断方式DMA方式I/O准备及传送间断I/O准备I/O准备5.具有通道结构的阶段CPUM.M通道I/O特点：1）通道可以看作是一个I/O处理器，有专用通道指令。2）I/O通道受CPU控制：启动、停止3）通道可以代替CPU来控制I/O设备以及控制I/O与主机进行数据交换。6.具有I/O处理机的阶段I/O处理机又称外围处理机（PPU），基本独立于主机工作。它即可以完

6、成I/O控制，还可以完成码制转换、数据校验等功能。使I/O系统对主机来说独立性更高。二、输入输出系统的组成I/O系统——计算机系统中完成输入/输出功能的子系统，由I/O软件和I/O硬件两部分联合组成。1.I/O硬件：由计算机系统中所有I/O设备及其接口电路组成，是I/O系统的基础。2.I/O软件：通常指用I/O指令编制的、对I/O接口及设备进行管理和访问的程序，常称为I/O驱动程序。只有在I/O驱动程序的作用下，I/O硬件才能发挥相应的作用。7.2外部设备一、概述1.外设的基本组成主要由两部分组成：设备控制器——用

7、来控制设备的具体动作，由电子线路实现。设备的物理结构——大多由机、电、光、磁等原理实现，与主机的结构原理（电子的）差距较大。外设与主机的连接特点：不直接相连，一般通过接口连接。外设的结构框图如下主机I/O接口外部设备设备控制器设备物理结构部分2.外设分类：1）人机交互设备：用来实现操作者与计算机之间交流信息的设备；如：键盘、鼠标、打印机、显示器等。2）信息驻留设备：用来保存计算机中大批有用信息的设备；如：磁盘、磁带、光盘等。3）机—机通信设备：用来实现计算机系统间通信的设备；如：调制解调器（Modem

8、）、D/A、A/D转换设备等。常用的I/O设备输入输出设备终端设备（键盘+显示器）汉字处理设备A/D、D/A转换多媒体脱机输入/输出设备（软磁盘数据站）显示器（字符、汉字、图形、图像）打印设备（点阵式打印机、激光打印机、喷墨打印机）绘图仪（平板式、滚筒式）语音输出输出设备键盘图形输入设备（鼠标器、图形板、跟踪球、操纵杆、光笔）图像输入设备（摄像机、扫描仪、传