【计算机组成原理】第七章·I/O系统

1.I/O接口

I/O接口又称I/O控制器，设备控制器，是用于协调主机和外设之间的数据传输

1.1.IO接口的作用

IO接口的主要功能如下：

1.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相匹配

2.错误或状态检测：通过状态寄存器反馈设备的状态/错误信息，供CPU查用

3.控制与定时：接收从控制总线发来的控制信号，时钟信号

4.数据格式转换：串-并，并-串，电平转换等格式转换

5.实现主机与外设的通信联络控制：实现主机-IO接口-IO设备之间的通信

1.2.IO接口的基本结构

IO接口在主机侧通过IO总线与内存，CPU相连。

通过数据总线，IO接口可以完成：1.数据缓冲寄存器与内存/CPU寄存器之间的数据传送 2.接口和设备的状态通过状态寄存器传送给CPU 3.CPU对外设的控制命令

1.3. IO端口及其编址

IO端口是指接口电路中可被CPU直接访问的寄存器，主要有数据端口，状态端口和控制端口，若干端口加上相应的控制逻辑电路形成接口。通常CPU能对数据端口进行读写操作，对状态端口只可读操作，对控制端口只能进行写操作。

IO端口的编址方式有统一编址和独立编址两种方式

统一编址：又称存储器映射方式，即把IO端口当作存储器的单元进行地址分配。这种方式的优点在于不需要额外的IO指令，CPU访问灵活，端口编址空间大；缺点在于占用存储器地址，导致内存容量降低。利用存储器编址的IO设备速度较低

独立编址：又称IO映射方式，即存储器和IO端口使用两个独立的地址空间。优点在于程序编制清晰，便于理解；缺点是需要额外提供IO指令且IO指令较少，增加了控制的复杂性

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2.IO方式

2.1.程序查询方式

该方式信息交换的控制完全又CPU执行程序实现。在程序查询方式接口中设置一个数据缓冲寄存器和设备状态寄存器，主机进行IO操作时，先发出询问信号，读取设备状态并决定是否进行数据传输。这种方式下，CPU一旦启