七、输入输出系统

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共 3 个小节：I/O 系统基本概念、I/O 接口、I/O 方式

本章重点

• I/O 接口含数据 / 状态 / 控制寄存器，连接主机与外设
• 三种控制方式：程序查询（轮询）、程序中断、DMA
• 效率递增：查询全程占 CPU → 中断只在就绪时打断 → DMA 几乎不占 CPU

I/O 系统基本概念

关键点

• I/O 系统连接主机与外设，完成输入输出
• 组成：外部设备 + I/O 接口 + I/O 控制方式
• 控制方式按 CPU 参与度：程序查询 → 程序中断 → DMA，占用 CPU 递减

输入/输出系统 & I/O 控制方式

关键点

通道是具有特殊功能的处理器，能对 I/O 设备进行统一管理。

外部设备

I/O 接口

关键点

• I/O 接口 = 主机与外设交换数据 / 状态 / 控制信息的电路
• 端口编址：统一编址（与主存共用地址、用访存指令）vs 独立编址（专用 I/O 指令）
• 提供数据缓冲、状态反馈、地址译码等功能

I/O 方式

关键点

• 程序查询：CPU 不断轮询设备状态，简单但全程占用 CPU
• 程序中断：设备就绪时中断 CPU，效率较高
• DMA：外设与主存间直接传数据，只在传送首尾打扰 CPU，适合高速大批量传输

程序查询方式

程序中断方式

关键点

中断的作用和原理 单重中断 & 多重中断 单重中断：执行中断服务程序时不响应新的中断请求。 多重中断：又称中断嵌套，执行中断服务程序时可响应新的中断请求。 硬件排队器：原来收到多个中断请求时，只响应其中一个固定优先级，需要做增加屏蔽字实现中断屏蔽技术。 程序中断方式

DMA 方式