第七章、输入输出系统总结
第7章输入输出系统
7.1 I/O 设备
一、外设的地位和作用外设是计算机系统的重要组成部分。
外设是人机对话的工具。外设是完成数据媒体变换的装置。外设是系统软件及信息的驻在地。外设是计算机推广应用的桥梁。
二、外设的特点速度慢：机电混合装置，ms 级。多样性及复杂性：涉及机电光磁声等学科，传输速率差异大，方式各不相同。S
三、外设的分类
1. 人机交互设备键盘鼠标打印机显示器
2. 信息驻留设备磁盘光盘磁带
3. 机—机通信设备调制解调器网卡路由器
四、输入设备
1. 键盘
2. 鼠标
3. 触摸屏
五、输出设备
1. 显示器
2. 打印机
六、其他
1. A/D、D/A 模拟/数字（数字/模拟）转换器
2. 终端由键盘和显示器组成完成显示控制与存储键盘管理及通信控制
3. 汉字处理汉字输入、汉字存储、汉字输出
七、多谋体技术
八、I/O 操作的特点
1. 异步性
2. 实时性
3.IO 操作的实现与设备的无关性
7.2 I/O 系统的发展
1. 早期阶段：以运算器为中心，分散连接
2. 接口模块和DMA 阶段：总线连接
3. 具有通道结构的阶段
通道是用来负责管理IO 设备以及实现主存与IO 设备之间交换信息的部件，可看作是一种具有特殊功能的处理器。具有专用的通道指令，可以独立运行程序，但受制于CPU，是从属于CPU的一个专用处理器
4. 具有I/O 处理机的阶段
7.3 I/O 接口
IO 接口通常是指主机与外设之间的一个硬件电路及其相应的软件控制。而端口是指这些接口电路中的一些寄存器，包含有数据端口、控制端口和状态端口，若干个端口加上控制逻辑才能组成接口。
一、概述
1. 实现设备的选择
2. 实现数据缓冲达到速度匹配
3. 实现数据串—并格式转换
4. 实现电平转换
5. 传送控制命令
6. 反映设备的状态( “忙”、“就绪”、“中断请求”)
二、接口的功能和组成
1、总线连接方式的I/O 接口电路
(1) 设备选择线
(2) 数据线
(3) 命令线
2. 接口的功能和组成
1) 、功能
选址功能传送命令的功能数据转换和传送的功能注：格式转换（串并转换）和信号电平转换反映设备状态的功能
2）、组成设备选择电路
命令寄存器命令译码器数据缓冲寄存器
设备状态标记
3. I/O 接口的基本组成
三、接口类型
1. 按数据传送方式分类并行接口串行接口
2. 按功能选择的灵活性分类可编程接口
不可编程接口
3. 按通用性分类
通用接口
专用接口
4. 按数据传送控制方式分类中断接口
DMA 接口
7.4 I/O 系统概述
I/O 控制：即对输入输出操作实行硬件和软件的控制。
I/O 系统包括：
I/O 设备
I/O 控制部件主存及其控制的有关部分与I/O 操作有关的软件等
一、I/O 设备的特点
1. 速度慢
2. 多样性与复杂性
二、I/O 系统的组织原则
1. I/O 系统的自治控制自治控制即将功能分散化，也就是说要使输入输出功能尽可能地从CPU中分散出来，由专门的部件去完成。
2. I/O系统的分类原则①对于慢速外设，一般采用处理机定时查询方式或程序中断方式来控制数据的传送。
②对于高速外设，传送的信息量大，且单个字符之间间隔时间极短，为减少对主
机的打扰，可采用DMA（直接存储器存取）方式来控制数据的传送。
③对于配备外设多、信息传输量很大的中、大、巨型机系统，则采用I/O 通道或外围处理机方式来控制数据传送。
3. I/O 系统的层次结构一般将标准的操作及控制功能放在与主存及CPU 相连的层次，而将非标准的操作及控制功能放在与设备相连的层次。
①在大、中型计算机系统中，一般采用四级层次结构的I/O 子系统，它由外设、设备控制器、I/O 通道和CPU的一部分组成。
②在小型、微型机中，一般采用CPU、接口、外设三级层次结构的I/O 子系统。
I/O 通道的基本功能：
1. 从CPU接受I/O 指令，选择某一指定外设与主机相连；
2.从主存选取通道命令，形成通道程序，并据此向设备控制器发送操作命令；
3.对设备控制器进行初始化，指出外设读写信息的位置、与外设交换信息的主存缓冲区地址、交换的数据量；
4 接收外设的状态信息，形成并保存通道的状态信息，根据需要将状态信息送往内存指定单元；
5. 将外设与通道本身的中断请求按预先规定的优先顺序进行排队，并通知CPU 处理。
6.控制外设与主存之间交换数据，并完成数据字的分拆与装配，提供数据缓冲；
接口的基本功能：
1. 实现主机与外设之间的通信与联络控制，其中包括同步控制、设备选择、中断控制等；
2. 实现数据缓冲，以达到主机与外设之间的速度匹配；
3.接受主机的命令，提供设备接口的
状态，并按主机的命令控制外设工作。
接口与通道的比较接口在组成上不如通道的独立性强，其管理和控制外设的功能也比通道弱。三级子系统无论在并行性还是系统效率方面均低于四级子系统。
I/O 接口的类型：
①按数据传送的宽度分：并行接口：设备与接口之间以字节或字为单位进行传送。串行接口：设备与接口之间以位为单位进行传送，但接口与主机之间仍以字节或字并行传送。
②按数据传送的控制方式分：
程序控制I/O 接口
程序中断I/O 接口