计算机组织与结构 第5章 输入输出组织.pptx

《计算机组织与结构》第五章主要探讨了输入输出（Input/Output, I/O）系统的组织，包括输入输出系统概述、输入输出控制方式、外部存储器的组织以及RAID技术。以下将详细介绍这些知识点。 1. 输入输出系统概述： 输入输出系统是计算机与外界交互的关键部分，包括输入设备、输出设备、输入输出接口以及它们的管理和编址。输入设备负责将外部信息转换为计算机可理解的形式，如键盘、鼠标和扫描仪；输出设备则将计算机处理后的信息呈现给用户，如显示器、打印机和扬声器。输入输出接口作为CPU与这些设备之间的桥梁，解决设备间的物理、电气、功能特性和数据格式差异，确保数据传输的准确和高效。 2. 输入输出接口： 接口是连接不同设备与CPU的关键，它包含数据寄存器、地址寄存器、状态寄存器和控制寄存器等，这些寄存器具有可编程性以适应不同设备的需求。接口的主要功能有数据缓冲、设备控制和监测、设备寻址和信号变换。根据设备的不同，接口可能包括串行接口、并行接口，以及专为特定设备设计的接口。 3. 输入输出设备的编址与管理： I/O设备通常通过I/O端口与CPU通信，这些端口有自己的地址，称为I/O地址或端口号。有两种主要的I/O编址方式：独立编址和统一编址。独立编址为I/O端口提供单独的地址空间，需要专用的I/O指令进行访问，优点是不占用主存地址，但程序设计灵活性较低。统一编址则将I/O端口视为内存的一部分，可以用常规的内存访问指令访问，提高了程序设计的便利性，但可能导致地址空间的冲突。 4. 输入输出控制方式： 控制方式决定了CPU如何管理数据传输。常见的控制方式包括程序控制、中断、DMA（直接存储器访问）等。程序控制是由CPU逐条执行指令来完成数据传输，中断允许设备在需要服务时请求CPU，而DMA则允许设备直接与内存交换数据，无需CPU干预，提高了数据传输效率。 5. 外部存储器的组织和RAID技术： 外部存储器如硬盘、光盘等提供了大量的长期数据存储。RAID（Redundant Array of Independent Disks）是一种提高存储性能和数据冗余的技术，通过不同方式组合多个磁盘，如RAID 0（条带化）提升读写速度，RAID 1（镜像）提供数据备份，RAID 5（分布式奇偶校验）在提供冗余的同时兼顾性能。 总结起来，输入输出组织是计算机系统中至关重要的部分，它涉及设备的选择、接口的设计、数据传输的控制方式以及存储设备的组织策略。理解和掌握这些知识点有助于我们更好地理解计算机系统的工作原理，优化系统的性能和可靠性。