计算机组成原理—硬件结构(3)三.输入输出系统1.I/O接口1.1概述

可以看作两个系统或两个部件之间的交接部分,即可以是两种硬设备之间的连接电路,也可以是两个软件的共同逻辑边界。

  • 接口和端口的区别

接口:若干端口+相应的控制逻辑 = 接口

端口:是接口的一些寄存器,存放数据、控制信息

1.2接口的功能和组成

功能组成
选址功能设备选择电路
传送命令功能命令寄存、译码器
传送数据功能数据缓存寄存器
反应I/O状态功能设备状态标记

2.程序查询方式

每时每刻需要CPU不断查询I/O设备是否准备就绪

3.中断查询方式

当出现中断请求时,CPU先完成当前程序,再跳入中断请求的位置执行,执行完后,再回到当初的位置,继续执行原程序

3.1中断过程

中断请求->中断判优->中断响应->中断服务->中断返回

其中中断服务又包括:保护现场->中断服务->恢复现场->中断返回

开中断后,可以被中断。关中断后,则不可被打断

4.DMA方式

DMA接口和主存之间有一条数据通路,可以实现成组数据的传输

注:DMA和主存交换数据有三种方法

  • CPU停止访问:DMA获得总线的控制权
  • 周期挪用:DMA请求时,I/O占用几个周期。无请求时,CPU继续访问主存
  • DMA和CPU交替访问:将CPU工作周期分成DMA和CPU的两个周期

4.1DMA接口功能和组成

  • 功能

CPU申请DMA传送

处理总线控制权的转交

控制数据传送

确定和修改数据首地址和数据长度

给出DMA操作完成信号

  • 组成

4.2工作过程

  • 预处理

  • 数据传送

  • 后处理

由中断服务程序完成

5.中断和DMA的区别

中断DMA
数据传送程序硬件
相应时间指令执行结束存取周期结束
异常处理
中断请求传递数据后处理
优先级