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