《计算机组成原理》第8章输入输出设备.ppt

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1、第8章输入输出设备（时间：3次课，6学时）第8章输入输出设备输入/输出设备即外围设备，简写为I/O设备。本章介绍其分类方法，并重点介绍几种最常用的基本外围设备，着重于其信息传送和控制原理等内容。第8章输入输出设备8.1外围设备概述8.2键盘8.3显示设备8.4打印输出设备8.1外围设备概述计算机主机的主要功能是存储和处理数据，而被存储和处理的数据最初都来自于主机外部，这就需要用到输入设备；被处理好的数据又常常需要以人们能够识别的方式显示或打印出来，这就需要用到输出设备。这里所定义的输入与输出，是以主机为基准，送入主机称为输入，由主机送往外部设备称为输出。8.1外围设备

2、概述8.1.1外围设备分类8.1.2信息交换与代码与传送格式8.1.3调用外围设备的层次8.1.1外围设备分类输出的数据在许多场合下是用来控制其他系统的，而输入的数据在许多场合下也往往来自其他控制系统。所以输入设备和输出设备是实现计算机系统与人或其他设备、系统之间进行信息交换的装置，并且其种类很多。输入设备和输出设备的工作原理，除常见的机电式、电子式外，还涉及各种新的技术成果，涉及各种各样的物理、化学机制，而且一直在不断地发展。可以从不同角度对外部设备进行分类，如按功能与用途、工作原理、速度快慢、传送格式等分别分类。这里仅从计算机系统组成的角度，根据设备在系统中的作用

3、将其划分为5类。同一种设备可能具有其中几种功能。8.1.1外围设备分类1.输入设备2.输出设备3.外存储器4.终端设备5.其他广义外围设备8.1.2信息交换代码与传送格式外围设备与主机之间的关系，说到底就是信息的输入或输出，即信息交换。我们关心的是信息交换中所使用的代码格式、传送方式(串行、并行)和传输速率。传送的数据类型可能有多种(如数值型、字符型、日期型、逻辑型、图形、声音)，但在进入计算机或由计算机输出时，一般都采用二进制编码形式。计算机内部用程序完成二进制数据与各种不同类型数据之间的转换；而各种不同的外围设备则由其控制机构实现二进制数据与相应动作或相应信息之间

4、的转换。8.1.3调用外围设备的层次外围设备的工作需要由设备控制器进行控制，而外围设备与主机之间一般又需要一个接口部件。在常用的微型机系统中，磁盘控制器与接口合为一体，称为磁盘适配器；显示器的控制器也与接口合为一体，称为显示器适配卡；打印机控制器则与打印机本身合为一体，而打印机适配卡往往是一种可以通用的接口。许多设备控制器与接口都是可编程控制的，甚至采用了微处理器与局部存储器，可以存放与执行设备的控制程序。键盘操作一般由用户主动进行，主机以中断方式被动处理，接收并识别键码。大多数外围设备，如显示器、打印机、磁盘、磁带等，在宏观上由主机主8.1.3调用外围设备的层次动调

5、用，在微观上可能采用中断方式或DMA方式进行处理。对外围设备的调用过程与设备的工作，大致可分为下述4个层次。1.调用外围设备的用户界面操作系统为用户调用外围设备提供了统一而方便的操作界面。例如，现在微机常用的操作系统Windows为用户提供了两种界面：或使用菜单命令，或在程序中通过软中断进行系统功能调用。这些菜单命令或功能调用命令，可以指定磁盘读/写、显示、打印等操作，或从纯软件角度按文件名进行对文件的有关操作。8.1.3调用外围设备的层次2.设备驱动程序在操作系统中，包含若干个对常用外围设备的驱动程序。每个驱动程序又包含若干功能子程序，提供对该设备的操作功能，供用户

6、选择。当用户在编程中以软中断方式调用某个外围设备时，可根据系统的技术手册，以中断号调用某个驱动程序，以功能编号指定所需的操作类型。由于机器指令系统只能提供通用的基本操作功能，所以驱动程序往往以送出命令字或命令块(多字节)方式，向接口送出针对该设备的具体控制信息，并以取回状态字的形式，判别操作结果与设备运行状态。8.1.3调用外围设备的层次3.设备控制器及控制程序驱动程序通过接口部件，向设备控制器发出命令字。命令字代码的各位表达了要求外围设备进行的操作，通过相应的逻辑部件将其实现。由于微处理器价格已很低廉，像磁盘控制器、打印机控制器一类功能较复杂的设备控制器，广泛采用微

7、处理器与半导体存储器，构成所谓智能型接口与控制器，其中用ROM固化设备控制程序。当驱动程序送出命令之后，就启动设备控制器中的微处理器，通过执行设备控制程序实现有关的操作。8.1.3调用外围设备的层次4.外围设备的具体操作本书重点介绍几种常用外围设备的逻辑组成及工作原理。读者应该从系统的角度了解外围设备工作的全过程(即主机与外围设备之间是如何联机工作的)，并了解调用外围设备工作的几个层次。8.2键盘由按键动作产生相应按键编码的一种可能方法是，将按键产生的电信号输入到编码电路，编码器将产生对应的按键编码。早期曾将这种键盘称为编码键盘。当键的数量较多时，编