besti计组复习-第10章

### besti计组复习-第10章：输入输出（I/O）系统 #### 一、基本概念 ##### 1. 输入/输出设备（外部设备/外设） - **定义**：I/O设备用于实现计算机可读取的信息与外部其他形式信息之间的转换，包括输入设备和输出设备。 - 输入设备：如键盘、鼠标、摄像头、扫描仪等。 - 输出设备：如显示器、打印机等。 - 特殊设备：磁盘、网络适配器等，既可用于输入也可用于输出。 - **特性**： - 异步性：CPU与I/O设备的速度差异显著。 - 实时性：CPU需实时响应来自I/O设备的中断请求。 - 独立性：不同类型的I/O设备间相对独立，各自通过不同的接口与CPU通信。 ##### 2. 输入/输出接口 - **定义**：I/O接口（也称为设备控制器）是连接I/O设备与主机之间的物理和逻辑界面的逻辑部件，负责数据的传输和设备控制。 - **基本功能**： - 主机与外设之间的数据传输。 - 数据缓冲作用，减少CPU等待时间。 - 根据主机命令控制设备的操作。 - **接口编址**： - 统一编址：将I/O接口的地址空间与内存地址空间统一编址，可以使用普通的数据访问指令进行I/O操作。 - 独立编址：为I/O接口提供专门的地址空间，并使用特定的I/O指令进行访问。 - **接口类型**： - 串行接口：数据一位一位地顺序传输。 - 并行接口：多个数据位同时传输。 #### 二、信息传送控制方式 ##### 1. 概述 - **程序直接控制方式**（程序查询方式）：CPU通过循环查询来确定I/O设备是否准备好数据，然后执行数据传输操作。 - **程序中断方式**：当I/O设备准备好后，会向CPU发送中断请求，CPU响应中断后执行相应的中断服务程序来处理数据传输。 - **直接存储器存取(DMA)方式**：当I/O设备和主存之间有直接的数据通路时，数据传输可以在没有CPU干预的情况下进行，提高了数据传输效率。 - **通道方式**：系统中设置有专门的通道控制部件，负责协调多个I/O设备之间的数据传输任务。 - **外围处理机(PPU)方式**：通道方式的扩展版本，具有更强的数据处理能力。 ##### 2. 中断方式与DMA方式对比 - **中断方式**： - 每次数据传输都需要执行一次中断服务子程序，涉及大量软件操作，效率较低。 - 更适合于数据传输率较低的设备。 - **DMA方式**： - 在外设与主存之间建立硬件管理的数据通路，无需CPU直接参与数据传输，减少CPU开销。 - 更适用于数据传输率高的设备。 ##### 3. 中断处理过程 - **流程**：中断请求 -> 中断响应 -> 中断处理 -> 中断结束。 - **具体步骤**： - 关中断 -> 保存断点和现场 -> 判别中断源 -> 转入中断服务程序 -> 执行中断服务程序 -> 恢复现场和断点 -> 返回断点。 - **注意事项**： - 中断处理过程中的辅助操作（如保护断点、保护现场等）会限制数据传输速度。 - 中断服务程序与被中断的现行程序通常没有直接联系。 - 可能存在多个外设同时请求CPU服务的情况。 #### 三、练习题 由于题目中未给出具体的练习题内容，这里不进行解答。但是，根据上述知识点，练习题可能会围绕I/O设备的功能、接口类型的选择、不同的数据传输控制方式的特点及其适用场景等方面展开。复习时应注意理解各种概念的含义以及它们之间的区别与联系。