计算机组成原理硬件结构输入输出系统概述
一、发展概况
1.早期阶段(DOS)
早期由于I/O设备较少,I/O设备与主存交换信息都需要经过CPU.
这种交换方式缺点:
(1)每个设备都需要配置一个独立的逻辑电路与CPU相连,线路十分复杂、散乱.
(2)I/O与CPU串行工作,占用CPU工作时间.
(3)I/O设备与逻辑控制电路紧密构成一个不可分割的整体,彼此依赖,互相牵连,增添、更换I/O设备都困难。
2.接口模块和DMA阶段(个人PC)
这个阶段I/O设备通过接口模块与主机连接,计算机系统采用了总线结构。
(1)在接口中都设置了数据通路和控制通路,数据经过接口即起到缓冲作用,又可完成串并转换。控制通路可以传送CPU向I/O设备发送的控制命令,或使CPU接受来自I/O设备的反馈信号。
(2)接口还可以满足中断处理的要求,使I/O设备与CPU并行工作,提高了CPU工作效率。
(3)接口技术还可以使多台I/O设备分时占用总线,I/O设备之间并行工作,提高整机工作效率。
为了进一步提高CPU工作效率,又出现了DMA技术,直接存储器存取。CPU在I/O设备与主存交换信息时能并行工作。
3.具有通道结构的阶段(大型机 工作站)
4.具有I/O处理器的阶段
二、I/O设备与主机的联系方式
1.I/O设备编址方式:统一编址(作为存储器地址一部分)和不统一编址(使用专用的I/O指令).
2.设备寻址:每台设备赋予一个设备号,启动一个设备时,I/O指令的设备码指出该设备的设备号。接口电路的设备选择电路选中要交换的设备。
3.传送方式:并行传送(距离近)和串行传送(距离远)
4.联络方式:(1)立即响应(2)异步工作采用应答信号(3)同步工作采用同步时标联络
5.I/O设备与主机的连接方式
辐射式(无总线,计算机初级阶段)和总线式(现代计算机采用)
三、I/O设备与主机信息传送的控制方式
1.程序查询方式
2.程序中断方式
3.DMA方式