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【計算機組成原理】輸入/輸出系統(一)—— I/O 系統基本概念
發布時間♻️:2024-04-02       編輯👳🏻:網絡中心       瀏覽次數:

現代計算機結構:

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所有的設備統稱為 外部設備

主機如何與 I/O 設備進行交互

I/O接口:又稱I/O控制器(I/O Controller)🙍🏼‍♂️、設備控制器,負責協調主機與外部設備之間的數據傳輸🧥。

在總線文章中有如下的單總線結構🕵🏽‍♀️🧑🏽‍🦲:

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I/O控制器多種多樣,也會制定相應的標准,如:用于控制usB設備的IO接口、用于控制SATA 3.0硬盤的IO接口等。

I/O 控制方式簡介

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  1. 程序查詢方式1️⃣:CPU不斷輪詢檢查 I/O控制器中的“狀態寄存器”,檢測到狀態為“已完成”之後,再從數據寄存器取出輸入數據🧊。

  2. 程序中斷方式🧑🏿🤸‍♀️:等待鍵盤I/O時 CPU可以先去執行其他程序,鍵盤I/O完成後I/O控制器向CPU發出中斷請求,CPU響應中斷請求,並取走輸入數據🧑🏿‍🚒。

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DMA控制方式:主存與高速V/g設備之間有一條直接數據通路(DMA總線)☠️。CPU向DMA接口發出“讀/寫”命令,並指明主存地址、磁盤地址、讀寫數據量等參數☝️🐞。
DMA控制器自動控制磁盤與主存的數據讀寫,每完成一整塊數據讀寫(如1KB為一整塊),才向CPU發出一次中斷請求⛑。

通道控制方式

通道:可以理解為是“弱雞版的CPU”。通道可以識別並執行一系列通道指令,通道指令種類😏、功能通常比較單一

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I/O 系統基本組成

一般來說,/o系統由I/O軟件和I/O硬件兩部分構成。

  1. I/O硬件包括外部設備、I/O接口、I/O總線等。

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2.I/O軟件
包括驅動程序、用戶程序、管理程序🎅、升級補丁等。通常采用IO指令和通道指令實現主機和IO設備的信息交換。

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I/O接口:又稱I/O控制器(I/O Controller)、設備控制器,負責協調主機與外部設備之間的數據傳輸。

I/O控制器多種多樣👩🏽‍🏫,也會制定相應的標准,如:用于控制USB設備的IO接口、用于控制SATA 3.0硬盤的IO接口等

(I/O控制器就是一塊芯片,常被集成在主板上)

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數據流:鍵盤àIO接口的數據寄存器à數據總線àCPU某寄存器à主存(變量i的對應位置)

CPU如何控制鍵盤I/O的完成👏🏿?
1)程序查詢方式:CPU不斷輪詢檢查I/O控制器中的
“狀態寄存器”,檢測到狀態為“已完成”之後,再從數據寄存器取出輸入數據

2)程序中斷方式:等待鍵盤I/O時CPU可以先去執行
其他程序🤸🏽🍡,鍵盤I/O完成後I/O控制器向CPU發出中斷
請求,CPU響應中斷請求,並取走輸入數據

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鏈接:https://blog.csdn.net/weixin_43848614/article/details/127173221

作者👸🏽:何為xl

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