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计算机组成原理——IO系统 输入输出设备 外存储器 I/O接口 程序查询 中断 DMA方式

作者：互联网

笔记整理来源王道考研视频

I/O系统的基本概念

发展阶段

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  1. 早期
    • 每个I/O设备必须有一套独立的逻辑电路与CPU相连，因此线路十分散乱
    • 当I/O设备与主机交换信息时，CPU不得不停止各种运算，浪费时间
    • 增添，撤减更换I/O设备非常困难
  2. 接口模块和DMA阶段
    • 直接存储器存取DMA使CPU在I/O设备与主存交换信息时能继续完成自身的工作
  3. I/O通道结构阶段
    • 依赖通道管理的I/O设备在与主机交换信息时，CPU不直接参与管理
  4. I/O处理机的阶段

基本组成

I/O软件

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I/O设备与主机之间交换信息

  1. 程序查询方式
    • CPU启动I/O设备之后，就不断对I/O设备的状态进行查询，一旦I/O设备准备就绪，CPU就一个字一个字的从I/O设备取出，经CPU送至主存
  2. 程序中断方式
    • CPU在启动I/O设备之后，不查询I/O设备的状态，继续执行自身的程序，当I/O设备准备就绪会向CPU发送中断请求才予以相应
  3. DMA方式
    • I/O设备直接与主存交换信息，不占用CPU

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输入输出设备

外部设备

外部设备也称外围设备，是除了主机以外的，能直接或间接与计算机交换信息的装置

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外存储器

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磁盘存储器

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性能指标

  1. 磁盘的容量

  2. 记录密度

    • 道密度
    • 位密度
    • 面密度

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    注意：磁盘所有磁道记录的信息量一定是相等的，并不是圆越大信息越多，所以每个磁道的位密度都不同

  3. 平均存取时间

平均存取时间=寻道时间（磁头移动到目的磁道）+旋转延迟时间（磁头定位到所在扇区）+传输时间（传输数据所花费的时间）

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  1. 数据传输率

    磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数

    假设磁盘转数为 r (转/秒)，每条磁道容量为 N 个字节，则数据传输率为
    D = r N D = rN D=rN

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注意：硬盘属于机械式部件，读写操作是串行的，不可能在同一时间既读又写，也不可能同一时刻读或写两组数据

磁盘阵列

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光盘存储器

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I/O接口

接口可以看做是两个部件之间的交接部分

功能结构

  1. 设备选址
  2. 传送命令
  3. 传送数据
  4. 反映I/O设备的工作状态

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接口和端口

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I/O设备编址方式

  1. 统一编址
    • 将I/O地址看作是存储器地址的一部分，比如在64K地址的存储空间中，划出8K地址作为I/O设备的地址
    • 所用的指令与访存指令相似
  2. 独立编址
    • I/O地址与存储器的地址是分开的，对I/O地址的访问必须有专用的I/O指令

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I/O接口的类型

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程序查询方式

CPU不断检查I/O设备的状态其实是CPU在执行一个程序

这个程序执行的流程如下

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程序查询接口结构

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例题

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中断系统

中断分类

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中断请求标记

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中断判优

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中断隐指令

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中断屏蔽技术

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例题（掌握）

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程序中断方式

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例题

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DMA方式

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DMA传送方式

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比较

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例题

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标签：编址,DMA,地址,指令,IO,CPU,外存储器,设备
来源： https://blog.csdn.net/weixin_46250447/article/details/113441767