1、 I/O設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)多，設(shè)備的數(shù)量和種類(lèi)多， 與主機(jī)的聯(lián)絡(luò)方式與主機(jī)的聯(lián)絡(luò)方式及信息交換方式也各不相同。及信息交換方式也各不相同。 I/O系統(tǒng)涉及各種系統(tǒng)涉及各種I/O設(shè)備如何與主機(jī)交換信息。設(shè)備如何與主機(jī)交換信息。 重點(diǎn)分析重點(diǎn)分析 I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息的三種控制設(shè)備與主機(jī)交換信息的三種控制方式：方式： 程序控制方式、程序控制方式、 中斷方式和中斷方式和 DMA方式方式一、輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況一、輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況1、早期階段，分散連接、早期階段，分散連接I/O設(shè)備通過(guò)設(shè)備通過(guò)CPU與主存交換信息；與主存交換信息；I/O設(shè)備與設(shè)備與CPU串串行工作，行工作， CPU得不時(shí)停止各

2、種運(yùn)算；增、得不時(shí)停止各種運(yùn)算；增、減、減、 更換更換I/O設(shè)備困難，設(shè)備困難， I/O設(shè)備的控制邏輯與設(shè)備的控制邏輯與CPU的控制器的控制器緊密連接，緊密連接， 彼此依賴(lài)。彼此依賴(lài)。2.接口模塊和接口模塊和DMA階段階段I/O設(shè)備通過(guò)設(shè)備通過(guò)接口接口與主機(jī)連接，與主機(jī)連接，I/O設(shè)備與設(shè)備與CPU可可“并行并行”工作。工作。3.具有通道結(jié)構(gòu)的階段具有通道結(jié)構(gòu)的階段 I/O設(shè)備通過(guò)設(shè)備通過(guò)通道通道與主機(jī)交換信息；與主機(jī)交換信息； 通道是一個(gè)具有高性能的處理器，負(fù)責(zé)管理通道是一個(gè)具有高性能的處理器，負(fù)責(zé)管理I/O設(shè)備以及設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)主存與實(shí)現(xiàn)主存與 I/O設(shè)備之間交換信息，設(shè)備之間交換信息， 有

3、專(zhuān)用的通道指令。有專(zhuān)用的通道指令。 I/O設(shè)備與主機(jī)交換信息時(shí)，設(shè)備與主機(jī)交換信息時(shí)， CPU不直接參與管理。不直接參與管理。4.具有具有 I/O處理機(jī)的階段處理機(jī)的階段 I/O處理機(jī)也稱(chēng)為外圍處理機(jī)處理機(jī)也稱(chēng)為外圍處理機(jī) ， 基本基本獨(dú)立于獨(dú)立于主機(jī)主機(jī)工作既可完成工作既可完成I/O通道要完成的通道要完成的 I/O控制，控制， 又可完成又可完成碼制變換、碼制變換、 格式處理、數(shù)據(jù)塊檢錯(cuò)、格式處理、數(shù)據(jù)塊檢錯(cuò)、 糾錯(cuò)等操作輸入糾錯(cuò)等操作輸入輸出系統(tǒng)與輸出系統(tǒng)與CPU工作的并行性更高。工作的并行性更高。因此不設(shè)置專(zhuān)門(mén)的因此不設(shè)置專(zhuān)門(mén)的I/O指令指令ReadyStrobeReadyStrobe （

4、 1、程序查詢(xún)式流程圖：、程序查詢(xún)式流程圖：超時(shí)超時(shí)?READY?READY?與外設(shè)進(jìn)與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換行數(shù)據(jù)交換超時(shí)錯(cuò)超時(shí)錯(cuò)CPU讀外設(shè)狀態(tài)讀外設(shè)狀態(tài)YNYN傳送完？傳送完？NY2、程序中斷方式、程序中斷方式 CPU響應(yīng)中斷后，進(jìn)入中斷處理將程序引導(dǎo)至“中斷服務(wù)程序”入口。在“中斷服務(wù)程序”中一般都要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng).3、DMA方式工作過(guò)程示意圖：方式工作過(guò)程示意圖：DMAC外設(shè)外設(shè)接口接口CPUDRQMEMDACKHOLDHLDABUS控制信號(hào)控制信號(hào)DMA方式流程圖外圍設(shè)備通過(guò)外圍設(shè)備通過(guò)DMAC向向CPU申請(qǐng)申請(qǐng)DMA請(qǐng)求請(qǐng)求CPU響應(yīng)響應(yīng)DMA請(qǐng)求請(qǐng)求交出總線(xiàn)控制權(quán)交出總線(xiàn)控制權(quán)從

5、源地址中讀取數(shù)據(jù)從源地址中讀取數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)寫(xiě)到目標(biāo)地址將數(shù)據(jù)寫(xiě)到目標(biāo)地址DMA結(jié)束結(jié)束數(shù)據(jù)傳送結(jié)束否？數(shù)據(jù)傳送結(jié)束否？修修改改地地址址指指針針NYDMA控制方式的工作過(guò)程z 外設(shè)向DMA控制器發(fā)出“DMA傳送請(qǐng)求”信號(hào)DRQ；z DMA控制器收到請(qǐng)求后，向CPU發(fā)出“總線(xiàn)請(qǐng)求”信號(hào)HOLD；z CPU在完成當(dāng)前總線(xiàn)周期后會(huì)立即發(fā)出HLDA 信號(hào)，對(duì)HOLD信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)，交出總線(xiàn)控制權(quán)；z DMA控制器收到HLDA信號(hào)后，就開(kāi)始控制總線(xiàn)，并向外設(shè)發(fā)出DMA響應(yīng)信號(hào)DACK4、專(zhuān)用、專(zhuān)用I/O通道控制方式通道控制方式z 具有自己的指令系統(tǒng)z 專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)外部設(shè)備的控制CPU存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器BUSI/O接口接

6、口外設(shè)外設(shè)I/O接口接口外設(shè)外設(shè)5.25.2 外部設(shè)備（略）外部設(shè)備（略）5.3 I/O5.3 I/O接口接口定義：定義：邏輯電路功能：功能：4、通過(guò)、通過(guò)接收與傳達(dá)接收與傳達(dá)控制命令實(shí)現(xiàn)控制命令實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)對(duì)I/O接口的接口的控制控制；5、通過(guò)、通過(guò)保存與傳送保存與傳送I/O狀態(tài)實(shí)現(xiàn)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)CPU對(duì)對(duì)I/O的的查詢(xún)查詢(xún)；6、通過(guò)、通過(guò)設(shè)備選擇電路設(shè)備選擇電路向向CPU提供提供I/O尋址尋址功能（統(tǒng)功能（統(tǒng)一、獨(dú)立編址）。一、獨(dú)立編址）。二、接口的類(lèi)型：二、接口的類(lèi)型： 1. 按數(shù)據(jù)傳送方式分：按數(shù)據(jù)傳送方式分： 并行并行接口接口支持并行傳送方式；支持并行傳送方式； 串行串行接口接口支持串行傳

7、送方式。支持串行傳送方式。 2. 按智能化程度分：按智能化程度分： 可編程可編程接口接口可用程序設(shè)置功能參數(shù)；可用程序設(shè)置功能參數(shù)； 不可編程不可編程接口接口功能由硬件設(shè)置和實(shí)現(xiàn)；功能由硬件設(shè)置和實(shí)現(xiàn)；CPU：I/O接口中的寄存器接口中的寄存器程序查詢(xún)方式的特點(diǎn)程序查詢(xún)方式的特點(diǎn)1、 硬件簡(jiǎn)單，成本低；硬件簡(jiǎn)單，成本低；2、 CPU與外設(shè)串行工作，效率低；與外設(shè)串行工作，效率低；3 、以字或字節(jié)為傳輸單位，適于中低、以字或字節(jié)為傳輸單位，適于中低速設(shè)備；速設(shè)備；2. 中斷排隊(duì)器：中斷排隊(duì)器： PCPCPSW：程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字保護(hù)方式保護(hù)方式 1. 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：（如如RET）多重中斷多重中斷中斷方式的特點(diǎn)：中斷方式的特點(diǎn)：1 硬件比程序查詢(xún)方式復(fù)雜，但比硬件比程序查詢(xún)方式復(fù)雜，但比DMA簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單2 在執(zhí)行中斷程序前，在執(zhí)行中斷程序前，CPU與與I/O并行工作，提高了并行工作，提高了CPU效率。效率。 執(zhí)行執(zhí)行I/O中斷服務(wù)程序時(shí)，串行工作，每次響應(yīng)中中斷服務(wù)程序