ICode9
精准搜索请尝试： 精确搜索
首页
编程语言>
数据库
系统相关
互联网
其他分享
Python
Java
JavaScript
android
PHP
首页 > 编程语言> 文章详细

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

2021-01-30 17:30:00  阅读：337  来源： 互联网

标签：编址 DMA 地址 指令 IO CPU 外存储器 设备


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

在这里插入图片描述

  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

  • I/O指令：是CPU指令系统的一部分
  • 通道指令：是通道自身的指令，必须具有通道

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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

  • 输入设备：键盘，鼠标

  • 输出设备：显示器

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

  • 外存设备：

在这里插入图片描述

外存储器

在这里插入图片描述

磁盘存储器

在这里插入图片描述

性能指标

  1. 磁盘的容量

  2. 记录密度

    • 道密度
    • 位密度
    • 面密度

    在这里插入图片描述

    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）

在这里插入图片描述

  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

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

光盘存储器

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

接口和端口

在这里插入图片描述

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
  • 显然统一编址占用了存储空间，减少了主存容量，但无需专用的I/O指令
  • 独立编址不占用主存空间，但是需要专用的I/O指令

在这里插入图片描述

I/O接口的类型

在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

程序查询接口结构

在这里插入图片描述

例题

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

中断系统

中断分类

在这里插入图片描述

中断请求标记

在这里插入图片描述

中断判优

在这里插入图片描述

中断隐指令

在这里插入图片描述

中断屏蔽技术

在这里插入图片描述

例题（掌握）

在这里插入图片描述

程序中断方式

在这里插入图片描述

例题

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

DMA方式

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

DMA传送方式

在这里插入图片描述

比较

在这里插入图片描述

例题

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

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

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

关于我们 | 联系我们 | 留言反馈

专注分享技术，共同学习，共同进步。侵权联系[81616952@qq.com]

Copyright (C)ICode9.com, All Rights Reserved.

ICode9版权所有