21、输入/输出系统的工作原理与编程技术

输入/输出系统的工作原理与编程技术

1. 数据交换基础

数据交换的基本单位是字符，每个字符都关联着一个代码，通常长度为 7 或 8 位。最常用的文本代码是国际参考字母表（IRA），每个字符由唯一的 7 位二进制代码表示，因此可以表示 128 种不同的字符。字符分为可打印字符和控制字符两类。可打印字符包括字母、数字和特殊字符，能在纸张上打印或在屏幕上显示；控制字符则用于控制字符的打印、显示或通信过程，例如回车符。

在键盘输入时，用户按下按键会产生电子信号，该信号由键盘中的传感器转换为相应 IRA 代码的位模式，然后传输到计算机的输入/输出（I/O）模块。计算机可以以相同的 IRA 代码存储文本。在输出时，IRA 代码字符从 I/O 模块传输到外部设备，设备中的传感器对代码进行解释，并向输出设备发送所需的电子信号，以显示指定字符或执行请求的控制功能。

磁盘驱动器包含用于与 I/O 模块交换数据、控制和状态信号的电子元件，以及控制磁盘读写机制的电子元件。在固定头磁盘中，传感器可在移动磁盘表面的磁模式和设备缓冲区中的位之间进行转换；而移动头磁盘还需能够使磁盘臂在磁盘表面径向移动。

2. I/O 模块的功能与结构

2.1 I/O 模块的功能

I/O 模块的主要功能或要求可分为以下几类：
- 控制和定时 ：处理器与外部设备的通信模式不可预测，且内部资源（如主内存和系统总线）需在多个活动（包括数据 I/O）之间共享。因此，I/O 功能需要控制和定时来协调内部资源与外部设备之间的数据流。例如，从外部设备向处理器传输数据可能涉及以下步骤：
1. 处理器询问 I/O 模块以检