IO系统组织课件.pptx

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1、第9章I/O系统组织9/28/20211©2011第7版本章学习内容I/O系统的功能接口的功能中断的基本概念DMA的基本概念通道的基本概念9/28/202129.1I/O系统概述I/O系统的基本功能①为数据传输操作选择输入/输出设备。②控制被选的输入/输出设备与主机之间的信息交换。9/28/20213I/O系统需解决的主要问题解决主机与外部设备间的信息通讯问题，提供主机与外设间的信息通路，使外围设备与主机能够协调一致地工作。①使处理机与外部设备在数据处理的速度上能够相互匹配。解决方法：缓冲技术②使

2、处理机与外部设备能够并行工作，以提高整个计算机系统的工作效率。解决方法：减少处理机对外部设备的直接控制，乃至处理机不再干预外部设备的控制，而交由专门的硬件装置去实现对外部设备的管理与监督。9/28/202149.1.2I/O系统的组成典型计算机系统中I/O系统的组成：系统总线、I/O设备接口控制器、I/O设备、相关控制软件。9/28/20215现代计算机系统中I/O系统的组成：扩展总线、I/O设备接口控制器、I/O设备、相关控制软件。9/28/20216扩展总线及I/O接口控制器的作用：①分流CP

3、U和内存之间以及外设和内存之间的数据流现代计算机系统的主机与外设工作速度相差很大，需要分流CPU和内存之间以及外设和内存之间的数据流，因此需要引入扩展总线。②便于系统实现标准化、模块化。系统总线（也包括扩展总线）中的控制总线通常定义为通用或标准的信号，而具体的I/O设备设置的是专用的控制信号，因此需要I/O接口控制器进行信号的转换。9/28/20217I/O设备控制接口的发展趋势在现代计算机系统中，许多I/O设备的控制器中（比如磁盘控制器、激光打印机）往往会采用专用的微处理器对有关设备进行控制，使用

4、相应的设备控制程序。因此传统的单纯由硬件电路实现的I/O设备控制接口，逐渐演变为由软、硬件相互配合的I/O设备控制接口。9/28/202189.1.3主机与外设间的连接方式与组织管理主机与外围设备的连接方式大致可分为：总线方式通道方式I/O处理机方式(IOP方式)9/28/202191．总线型连接方式CPU通过系统总线与主存储器，I/O控制器，I/O接口电路相连接，通过I/O接口电路进一步实现对外设的控制。系统总线包括地址总线，数据总线和控制总线，分别用于传送地址信号，数据信号和控制信号(如读/写信

5、号、中断申请及应答信号等)。9/28/2021109/28/202111总线型连接方式的优点：系统模块化程度较高，I/O接口扩充方便。总线型连接方式的缺点：系统中部件之间的信息交换，均依赖于总线，总线成为系统中的速度瓶颈，因而不适于系统需配备有大量外设的场合。实际设备中，一种I/O接口适配器也可以控制多台I/O设备，如多用户卡。一块多用户I/O适配器，可以控制多台终端的工作，这种方式称之为现代星型I/O设备的连接方式。9/28/202112多用户接口适配器终端终端…总线9/28/2021132．通道

6、控制连接方式通道控制方式由通道控制器执行专门的通道程序，通过I/O总线控制接口与外设。通道控制连接方式主要用于连接外设数量多，外设类型多，外设速度差异大的大型主机系统。9/28/2021149/28/202115通道控制器是专门负责I/O操作的控制器，它执行一种专门的通道程序，可与CPU并行工作。通道控制器通过执行通道程序或采用DMA方式实现存储器与外部设备之间的直接数据传输，减少CPU对I/O处理工作的控制。通道控制器9/28/202116从连接角度看，主机一般通过单独的数据通路分别连接数目有限的

7、通道，各通道再通过I/O总线连接I/O接口，再与外设连接。通道的四级连接方式：主机→通道→I/O接口(设备控制器)→外设9/28/202117通道的四级连接方式9/28/2021183．I/O处理机控制连接方式(IOP方式)I/O处理机(IOP)一种具有比I/O通道更强独立性的专用CPU。IOP有自己的指令系统，可编程控制，适应性强、通用性好。其程序的执行可与CPU并行，可使CPU彻底摆脱对I/O的控制处理。IOP可大可小，大的如在巨型机系统中，IOP可为一台通用的小型机或中型计算机，称为前端处理机

8、；小的则为一块大规模集成电路芯片，如Intel公司为其微处理器(CPU)8086配套的IOP—8089。9/28/2021199.1.4I/O信息传送的控制方式I/O数据传送控制方式也称I/O信息交换方式。I/O数据传送控制方式与主机和外设之间的连接方式有很大的关系，各种方式有不同的适用对象和应用场合，需要相应的硬件来支持。9/28/202120按I/O控制组织的演变顺序和外设与主机并行工作程度以及数据传送的控制方式，对I/O数据传送控制分类如下：直接程序控制方式：程