第9章输入输出系统
第9章 输入输出系统
9.1输入输出系统概述 1输入输出的特性 (1)异步性 外设的工作速度与CPU相差很大。为了 能使主机和外设充分提高工作效率,则 要求输入输出操作异步于CPU (2)实时性 输入输出的操作必须按各设备实际工作 速度,控制信息流量和信息交换的时刻, 这就是输入输出的实时性 (3)设备无关性 输入输出与具体设备无关,具有独立性
9.1 输入输出系统概述 1.输入输出的特性 (1)异步性 外设的工作速度与CPU相差很大。为了 能使主机和外设充分提高工作效率，则 要求输入输出操作异步于CPU。 (2)实时性 输入输出的操作必须按各设备实际工作 速度，控制信息流量和信息交换的时刻， 这就是输入输出的实时性。 (3) 设备无关性 输入输出与具体设备无关，具有独立性。
2接 接口是一种为主机和外设传送信息而设置的硬 件线路 3接口的功能 ①识别设备 ②输入输出 ③数据缓冲 ④数据转换 ⑤传送主机命令,反映设备的工作状态。 ⑥接口除上述功能外,还应有检错纠错功能、 中断功能、时序控制功能等
2.接口 接口是一种为主机和外设传送信息而设置的硬 件线路。 3.接口的功能 ①识别设备 ②输入输出 ③数据缓冲 ④数据转换 ⑤传送主机命令，反映设备的工作状态。 ⑥接口除上述功能外，还应有检错纠错功能、 中断功能、时序控制功能等。
4/0接口的主要组成 ①数据缓冲寄存器 ②设备地址识别线路 ③设备状态字寄存器 ④主机命令字寄存器 ⑤数据格式转换线路 ⑥数据地址寄存器。 ⑦控制逻辑
4.I／0接口的主要组成 ①数据缓冲寄存器 ②设备地址识别线路 ③设备状态字寄存器 ④主机命令字寄存器 ⑤数据格式转换线路 ⑥数据地址寄存器。 ⑦控制逻辑。
5.接口的编址方式 (1)统一编址方式是把0端口当做存储 器的单元进行分配地址。 优点:不需要专门的输入输出指令,并 使CPU访问|0的操作更灵活、更方便 此外还可使端口有较大的编址空间。 缺点:端口占用了存储器地址,使内存 容量变小。再者,利用存储器编址的0 设备进行数据输入输出操作执行速度较 慢
5. 接口的编址方式 (1)统一编址方式是把I/0端口当做存储 器的单元进行分配地址。 优点：不需要专门的输入输出指令，并 使CPU访问I0的操作更灵活、更方便， 此外还可使端口有较大的编址空间。 缺点：端口占用了存储器地址，使内存 容量变小。再者，利用存储器编址的I/0 设备进行数据输入输出操作执行速度较 慢。
(2)单独编址方式是指0端口地址与存储 器地址无关,是单独编址,CPU需要设 置专门的输入输出指令访问端口。 优点:输入输出指令与存储器指令有明 显区别,程序编制清晰、利于理解。 缺点:输入输出指令少,一般只能对端 口进行传送操作,尤其需要CPU提供存 储器读/写、0设备读/写两组控制信号, 增加了控制的复杂性
(2)单独编址方式是指I/0端口地址与存储 器地址无关，是单独编址，CPU需要设 置专门的输入输出指令访问端口。 优点：输入输出指令与存储器指令有明 显区别，程序编制清晰、利于理解。 缺点：输入输出指令少，一般只能对端 口进行传送操作，尤其需要CPU提供存 储器读/写、I/0设备读/写两组控制信号， 增加了控制的复杂性。
6信息交换的控制方式 (1)程序直接控制方式 (2)程序中断控制方式 (3)直接存储器存取控制方式(①MA) (4)通道方式 (5)外围处理机方式 程序查询方式和程序中断方式适用于数据 传输率比较低的外围设备,而DMA方式、通道 方式和PPU方式适用于数据传输率比较高的设 备。目前,小型机和微型机中大都采用程序査 询方式、程序中断方式和DMA方式。通道方式 和PP∪方式大都用在中、大型计算机中
6.信息交换的控制方式 (1) 程序直接控制方式 (2) 程序中断控制方式 (3)直接存储器存取控制方式(DMA) (4)通道方式 (5)外围处理机方式 程序查询方式和程序中断方式适用于数据 传输率比较低的外围设备，而DMA 方 式、通道 方式和PPU方式适用于数据传输率比较高的设 备。目前，小型机和微型机中大都采用程序查 询方式、程序中断方式和DMA方式。通道 方 式 和PPU方式大都用在中、大型计算机中。
7接口的分类 (1)串行接口 接口和设备之间是一位一位地串行传 送信息,而接口和主机之间则是按字或 字节并行传送。接口能完成串〃转N并〃 或并〃转ν串〃的转换。 (2)并行接口 不管是接口与设备,还是接口与主 机之间都是按字或字节并行传送数据信
7.接口的分类 (1)串行接口 接口和设备之间是一位一位地串行传 送信息，而接口和主机之间则是按字或 字节并行传送。接口能完成 “ 串 ” 转 “ 并 ” 或 “ 并 ” 转 “ 串 ”的转换。 (2) 并行接口 不管是接口与设备，还是接口与主 机之间都是按字或字节并行传送数据信 息。
92程序直接控制方式 1.基本原理 程序直接控制方式的基本原理是用程序 实现主机与外设间的信息交换。 2.程序查询方式的接口 程序查询方式基本接口示意图如图9.1 所示。 传送一个数据的过程如下(见图91上的序 号)
9.2 程序直接控制方式 1. 基本原理 程序直接控制方式的基本原理是用程序 实现主机与外设间的信息交换。 2. 程序查询方式的接口 程序查询方式基本接口示意图如图9.1 所示。 传送一个数据的过程如下(见图9.1上的序 号)：
①CPU通过接口启动外设工作,将BS触发器 置1,请求传送数据,同时将RD触发器置0; ②外设动作开始; ③外设传送数据,同时CPU从∥O接口读入状 态字; ④假如这个设备没有准备就绪,则第③步重复 进行,一直到这个设备准备好交换数据,将 RD触发器置1; ⑤向CPU发出准备就绪信号 Ready"; CPU从/○接口的数据缓冲寄存器输入数据, 或者将数据从C門U输出至接口的数据缓冲寄存 器。与此同时,CPU将接口中的状态标志复位
① CPU通过接口启动外设工作，将BS触发器 置1，请求传送数据，同时将RD触发器置0； ② 外设动作开始； ③ 外设传送数据，同时CPU从I/O接口读入状 态字； ④ 假如这个设备没有准备就绪，则第③步重复 进行，一直到这个设备准备好交换数据，将 RD触发器置1； ⑤ 向CPU发出准备就绪信号“Ready”； CPU从I／O接口的数据缓冲寄存器输入数据， 或者将数据从CPU输出至接口的数据缓冲寄存 器。与此同时，CPU将接口中的状态标志复位。