计算机组成原理-I/O系统

I/O系统基本概念和控制方式

I/O系统基本概念

I/O接口:又称I/O控制器(I/O Controller)、设备控制器,负责协调主机与外部设备之间的数据传输

I/O控制器多种多样,也会制定相应的标准,如:用于控制USB设备的IO接口、用于控制SATA 3.0硬盘的IO接口等(I/O控制器就是一块芯片,常被集成在主板上)

I/O控制方式

1.程序查询方式
CPU不断轮询检查I/O控制器中的“状态寄存器”,检测到状态为“已完成”之后,再从数据寄存器取出输入数据
2.程序中断方式
等待键盘I/O时CPU可以先去执行其他程序,键盘I/O完成后I/O控制器向CPU发出中断
在这里插入图片描述
3.DMA方式
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DMA相当于CPU的工具,是CPU的左右手,是CPU执行I/O操作的途径
4.通道
在这里插入图片描述
通道相当于一个独立于CPU外的关门负责I/O控制的CPU(弱鸡CPU)

I/O系统的基本组成

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输入输出设备

输入设备-键盘,鼠标

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了解即可

输出设备-显示器

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这里计算VRAM容量是考察重点

  • 阴极射线管(CRT)显示器
    按显示信息不同可分为:
    1.字符显示器
    在这里插入图片描述
    2.图形显示器
    比如示波器
    3.图像显示器
    现在手机等显示器
  • 液晶显示器(LCD)
  • LED(发光二极管)显示器

输出设备-打印机

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了解即可

外存储器

磁盘存储器

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磁盘性能指标:
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注意越内侧的磁道位密度越大
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磁盘地址、磁盘工作过程

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磁盘的读写操作是串行的,因此总线串来的数据需要并行到串行的转化

磁盘阵列

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光盘存储器

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I/O接口

I/O接口的基本作用

  • 数据缓冲:通过数据缓冲寄存器(DBR)达到主机和外设工作速度 的匹配
  • 错误或状态监测:通过状态寄存器反馈设备的各种错误、状态信息,供CPU查用
  • 控制和定时:接收从控制总线发来的控制信号、时钟信号
  • 数据格式转换:串-并、并-串 等格式转换
  • 与主机和设备通信:实现 主机—I/O接口—I/O设备 之间的通信

I/O接口的工作原理

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控制寄存器、状态寄存器在使用时间上是错开的,因此有的I/O接口中可将二者合二为一
IO控制器中的各种寄存器称为I/O端口

I/O端口

I/O接口和I/O端口不同
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I/O端口编址有统一编址和独立编址两种方式
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I/O接口的类型

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I/O接口的基本结构

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一次I/O的基本流程

程序查询方式

了解cpu控制外设的基本方式
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注意有独占查询和定时查询两种都是程序查询方式

程序中断方式

判断是否开中断

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