5IO系统-1接口(10级)

1、本章包括第7章，输入/输出系统、接口的基本概念、中断方法及其接口配置、DMA方法及其接口配置、第一节接口类型和功能，以及I/O接口是系统总线和外围设备之间主机和外围设备的先前部分。接口、外围设备、系统总线、程序查询方法及其接口配置、7.1.1接口分类、1。按数据传输格式(1)并行接口、接口和系统总线、接口和外围设备并行传输数据。同时传输数据。(2)设备本身并行工作，用于离主机更近的情况的串行接口。串行、接口和系统总线并行传输、接口和外围设备串行传输。数据位分时传输。适用于设备本身的串行操作，或者远离主机或需要减少传输线路的情况。2 .通过时序控制进行分割，(1)通过集成时序信号控制接口和系统总

2、线的信息传输的同步接口。7.1.2接口的主要功能，(2)异步接口，(1)直接程序传输接口(查询可用)，接收CPU发送的地址代码，(3)。按I/O传输控制分隔，(2)中断接口，并使用异步响应方法与系统总线之间传输信息。(3)DMA接口，(可以插入中断以进行DMA后处理)，1 .寻址，在接口上选择寄存器以访问CPU。2 .数据传输和缓冲、主机和外围设备的速度匹配。缓冲区深度与发送的数据量相关。串行到并行格式转换(串行端口)，3 .预处理、传输控制命令和状态信息、I/o传输控制方法。数据路径宽度转换(并行端口)，级别转换，4。控制功能、7.1.3输入和输出信息传输控制方法、主机和外围设备之间信息传输

3、的控制方法、从低到高、从简单到复杂、从集中管理到各种部件的分布式管理的发展过程，并根据其发展顺序和主机和外围设备的并行运行程度，分为四类。1 .程序祖怀方法、程序查找是在主机和外围设备之间交换信息的最简单方法，即程序直接控制方法，输入和输出完全通过CPU执行程序完成。选择外围设备并操作后，主机将查询外围设备的部分状态位，以确定该外围设备是否准备就绪。外围设备未就绪时，主机将重新查询。外围设备就绪后，执行一次I/O操作。这种方法虽然简单，但由于外围设备和主机不能同时工作，外围设备之间不能同时工作，系统效率很低，外围设备的数量不多，对I/O处理的实时要求也不高，CPU的操作任务只有一个级别，因此不

4、太忙。外围设备启动后，继续运行原始程序，而不等待查询。外围设备在准备输入输出时向主机发送中断请求，当主机收到请求时，中断原始运行中的程序，中断服务程序处理外部请求，中断处理完成后，返回原始程序继续运行。显然，程序中断不仅适用于外部设备的I/o活动，还适用于外部世界中发生的随机事件处理。完成一次程序中断需要大量的辅助工作，主要适用于中低速外围设备。2 .程序中断，DMA打开主存储和外围设备之间的直接数据路径，允许在基本存储和外围设备之间传输信息，几乎不需要CPU干预，从而确保CPU效率并满足高速外围设备的需求。DMA只能执行简单的数据传输操作，在块传输的开始和结束时，需要CPU和中断系统进行预处

5、理和后处理。3 .直接内存访问(DMA)方法、I/O通道控制方法要求系统具有通道控制组件，每个通道中有多个外围设备，主机执行I/O操作时只需引导该通道，通道运行通道程序以完成I/O操作。通道是具有特殊功能的处理器，可以独立运行通道程序，生成相应的控制信号，从而实现外围设备的集成管理，以及外围设备和主存储设备之间的数据传输。但不是完全独立的处理器。在CPU的I/O命令命令下启动、停止或更改操作状态是依赖于CPU的专用处理器。4 .I/O通道控制方法，一个通道执行I/O过程均根据通道程序自行处理，无论信息交换如何，只干扰CPU两次(启动和停止时)。因此，主机、外围设备和通道可以同时工作，一个通道可

6、以控制多种不同类型的设备。目前，小型和小型计算机大多使用程序祖怀、程序中断和DMA方法。大中型飞机使用通道方法很多。4 .I/O通道控制(续)，程序查询是主机和外围设备之间信息交换的最简单方法，程序查询的核心问题是必须不断查询I/O设备是否准备就绪。7.2程序查询方法和界面，1 .程序查询的基本思想是CPU运行输入和输出程序以在主机和外围设备之间传输数据的方式称为程序直接控制方法。根据外围设备的特性，这种传递方法可以分为无条件传输和程序查询两种方法。为了正确传输数据，CPU需要在程序中查询外围设备的操作状态。外围设备未就绪时，CPU将循环等待，只有外围设备就绪时，CPU才能发出用于传输数据的I

7、/O命令。这就是程序查询。7.2.1过程祖怀方法，2 .流程祖怀方法工作流，预置传输参数。在传输数据之前，在CPU上运行初始化程序以预设传输参数。传输参数包含访问数据的主存储缓冲区的第一个地址和传输的数据数。向外围设备接口发出命令。CPU选择外围设备后，发出输出命令，将外围设备运行到外围设备接口，准备接收数据或发送数据的相应操作。在外围界面中搜索状态单词。CPU执行输入命令以从外围界面检索状态单词，并执行测试以确定是否可以传输数据。2 .程序祖怀方法工作流(续)，外围设备标志祖怀。CPU继续查询状态标志。如果外围设备未就绪，CPU将等待外围设备就绪并发出“外围设备就绪”信号。传送资料。只有外围

8、设备就绪时，才能在主机和外围设备之间传输数据。输入时，CPU执行输入命令，从外围接口的数据缓冲寄存器接收数据。输出时，CPU执行输出命令，将数据写入外围设备接口的数据缓冲寄存器。2 .流程祖怀方法工作流(继续)，修改传送参数。每次进行数据传输时，必须修改传输参数，包括主内存缓冲区地址加1，传输计数计数器减1。判断传输是否结束。如果转移计数计数器非零，则继续进行直到转移计数计数器为零，指示转移终止。程序查询过程，程序查询过程，最简单、最经济的I/O方式，只需要较少的硬件。通常，接口至少有两个寄存器，一个是存储与CPU一起发送的数据信息的数据缓冲寄存器。另一个是CPU查询的设备状态寄存器，即由多个

9、标志位组成的状态端口。这里最重要的是外围设备就绪标志。决定CPU收到此旗标时，是继续重复下一个步骤，还是继续进行I/O传输。有些计算机仅设置状态标志触发器，与设备状态寄存器作用相同。7.2.2程序查询方法接口，下图是与设备状态寄存器的D0位相对应的基于查询的输入接口电路，Ready是触发器准备。在输入设备上准备好数据后，发出将数据发送到锁定设备的可选通信号(STB)，如果接口电路上已存在数据，则将Ready触发器设置为“1”。当CPU从外围设备输入数据时，发出输入命令(如Ready=1)从锁中读取数据，将Ready触发器清理为“0”，准备从外围设备接收以下数据：如果Ready=0，踏步将等待，并继续阅读状态单词，直到Ready=1。1 .输入接口、基于祖怀的输入接口电路、基于祖怀的输入接口电路、下图是基于祖怀的输出接口电路、图中的Busy是使用触发器，对应于设备状态寄存器的D7位。输出时，CPU首先发出输入命令(如Busy=1)，如果接口的输出闩锁已满，则CPU将等待，并继续读取状态单词，