计算机组成原理—输入输出系统

计算机组成原理—硬件结构(3)

三.输入输出系统

1.I/O接口

1.1概述

可以看作两个系统或两个部件之间的交接部分，即可以是两种硬设备之间的连接电路，也可以是两个软件的共同逻辑边界。

• 接口和端口的区别
  

接口：若干端口+相应的控制逻辑 = 接口
端口：是接口的一些寄存器，存放数据、控制信息
1.2接口的功能和组成

功能组成选址功能设备选择电路传送命令功能命令寄存、译码器传送数据功能数据缓存寄存器反应I/O状态功能设备状态标记

2.程序查询方式

每时每刻需要CPU不断查询I/O设备是否准备就绪

3.中断查询方式

当出现中断请求时，CPU先完成当前程序，再跳入中断请求的位置执行，执行完后，再回到当初的位置，继续执行原程序
3.1中断过程

中断请求->中断判优->中断响应->中断服务->中断返回
其中中断服务又包括：保护现场->中断服务->恢复现场->中断返回

开中断后，可以被中断。关中断后，则不可被打断
4.DMA方式

DMA接口和主存之间有一条数据通路，可以实现成组数据的传输

注：DMA和主存交换数据有三种方法

• CPU停止访问：DMA获得总线的控制权
  
• 周期挪用：DMA请求时，I/O占用几个周期。无请求时，CPU继续访问主存
  
• DMA和CPU交替访问：将CPU工作周期分成DMA和CPU的两个周期
  

4.1DMA接口功能和组成

• 功能
  

CPU申请DMA传送
处理总线控制权的转交
控制数据传送
确定和修改数据首地址和数据长度
给出DMA操作完成信号

• 组成
  

4.2工作过程

• 预处理
  
• 数据传送
  

• 后处理
  

由中断服务程序完成
5.中断和DMA的区别

中断DMA数据传送程序硬件相应时间指令执行结束存取周期结束异常处理有无中断请求传递数据后处理优先级低高
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