输入输出系统

一、概述

1、输入输出系统的组成

(1) I/O 软件

1. I/O 指令：CPU 指令的一部分。
   
   操作码： I/O 指令标志。
   命令码：指出对I/O 设备做什么操作。
   设备码：给出 I/O 设备地址或 I/O 设备中某一寄存器的地址。

2. 通道指令：实现I/O设备和主机直接信息传送，通道自身的指令。
   指出数组的首地址、传送字数、操作命令。

(2) I/O 硬件

设备、I/O 接口：设备通过接口，连接在总线上，和主机完成信息交换。
通道方式：设备——设备控制器——子通道——通道

2、I/O 设备与主机的联系方式

(1) I/O 设备编址方式

1. 统一编址：取部分内存地址作为 I/O 设备地址，用取数、存数指令对 I/O 设备进行控制，不需要专门的 I/O 指令。
2. 不统一编址：在内存地址外，设置一个专门的地址空间对 I/O 设备进行编址，输入输出有专门的 I/O 指令。

(2) 设备选址

用设备选择电路识别是否被选中。

(3) 传送方式

1. 串行
2. 并行

(4) 联络方式

1. 立即响应
2. 异步工作，采用应答信号方式，分并行，串行两种
   
   
3. 同步工作，采用同步时标

(5) I/O 设备与主机的连接方式

辐射式连接：每台设备都配有一套控制线路和一组信号线，不便于增删设备。

总线连接：外部设备通过接口和主机进行连接，接口能够向外部设备传送主机的控制命令，可以向主机传送设备的状态信息。便于增删设备。

3、I/O设备与主机信息传送的控制方式

(1) 程序查询方式

内存——CPU——外设
CPU和外设采用串行方式进行工作。CPU效率低。

(2) 程序中断方式

内存——CPU——外设
CPU实现和 I/O设备部分并行工作，I/O设备 进行数据准备时，CPU还可以执行自己的程序。

程序中断方式流程

(3) DMA 方式：周期挪用（周期窃取）

内存——DMA控制器——外设
由 DMA 控制器/接口，获取CPU的总线控制权，在一个存取周期中，直接控制外部设备和内存之间进行数据交换。不中断CPU的现行程序，但是在数据交换过程中，CPU不能使用系统总线，不能对内存进行访问。

(4) 三种方式的 CPU 工作效率比较

二、外部设备

1、概述

外部设备大致分三类：

1. 人机交互设备：键盘、鼠标、打印机、显示器
2. 计算机信息存储设备：磁盘、光盘、磁带
3. 机——机通信设备：调制解调器等

2、输入设备

1. 键盘：判断哪个键按下，将此键翻译成 ASCII 码