计算机组成原理课件第08章

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1、计算机组成原理主讲教师：何霖Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第八章输入输出系统Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.除了CPU和存储器两大模块外，计算机硬件系统的第三个关键部分既是输入输出模块，又称输入输出系统，简称为

2、I/O系统。它包括I/O接口、I/O管理部件及有关软件，一个计算机系统的综合处理能力，系统的可扩展性、兼容性和性能价格比，都和I/O系统有密切关系。本章重点分析I/O与主机交换信息的三种控制方式（程序查询、中断和DMA）及其相应的接口功能和组成。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第一节外围设备的定时方式与信息交换方式一、外围设备的定时方式外围设备的种类相当繁多，各种设备的数据传输速

3、率相差悬殊。如果把高速工作的主机同不同速度工作的外围设备相连接，首要问题就是如何保证主机与外围设备在时间上同步——定时方式。首先，我们了解一下I/O设备同CPU交换数据的过程。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.输入过程如下：●CPU把地址放在地址总线上，选择输入设备；●CPU等候输入设备的数据有效；●CPU从数据总线读入数据，并放入相应的寄存器。输出过程如下：●CPU把地址放在地址

4、总线上，选择输出设备；●CPU把数据放在数据总线上；●输出设备认为数据有效，把数据取走。上述过程中，关键在于究竟什么时候数据才有效？因此，对于不同速度的I/O设备需要不同的定时方式。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.总的说来，CPU与I/O设备之间的定时，有以下三种情况：1、速度极慢或简单的I/O设备——立即响应对这类设备，如机械开关、显示二级管等等，CPU总是能足够快地作出响应，

5、无需特殊联络信号。2、慢速或中速的I/O设备——异步定时当I/O设备与主机速度不匹配时，通常采用异步方式交换数据：设置一些应答信号进行定时——应答式数据交换。以下是异步并行“应答”示意图：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3、高速的I/O设备——同步定时方式同步工作要求I/O设备与CPU的速度完全同步，一旦CPU和外设发生同步，它们之间的数据交换便靠时钟脉冲控制来进行。如外设是一条

6、传送2400位/秒的传输线，那么CPU每隔1/2400秒执行一次串行的输入操作。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.二、信息交换方式I/O设备与主机交换信息时，共有五种控制方式：1、程序查询方式程序查询方式是早期计算机中使用的一种方式：由CPU通过程序不断查询I/O设备的状态——是否已做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。此方式只要CPU一启动I/O设备，CPU便进入踏步等待，

7、直到信息交换完毕，效率很低。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile5.2.0.0.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2、程序中断方式中断是I/O设备用来“主动”通知CPU，准备交换信息的一种方法。通常，当一个中断发生时，CPU暂停其现行

8、程序，转向中断处理程序进行信息交换；当中断处理完毕后，CPU又返回到原来的任务，并从它停止的地方开始执行程序。此方式使CPU的资源得到了