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输入输出系统

  基本知識點:I/O 系統的概念和組成;I/O 設備與主機的聯系方式;I/O 接口的功能和基本結構;I/O 端口及其編址;I/O 地址空間及其編碼;四種 I/O 控制方式,包括程序查詢方式、程序中斷方式、DMA 方式和通道方式的原理和 I/O 過程。
   計算機主機與外界交換信息時所涉及到的硬件和軟件的總稱,稱為 I/O 系統。I/O 系統的發展大致分為 4 個階段:

  早期階段。其主要特點是 I/O 設備與主存交換信息都必須通過 CPU,I/O 設備采用分散連接,CPU 與I/O 設備串行工作,采用程序查詢方式。

  接口模塊和 DMA 階段。I/O 設備與主機通過接口模塊相連,計算機系統采用了總線結構。CPU 和 I/O 設備並行工作,其工作方式有中斷方式和 DMA 方式。

  具有通道結構的階段。采用通道來管理 I/O 設備以及實現主存與 I/O 設備之間交換信息。有專門的通道指令,能獨立地執行用通道指令所編寫的 I/O 程序,在 I/O 設備與主機交換信息時,CPU 不直接參與,進一步提高了 CPU 的利用率。

  具有 I/O 處理機的階段。I/O 處理機基本獨立於主機工作,既可完成 I/O 通道要完成的 I/O 控制,又可完成碼制變換、格式處理、糾錯等操作。具有 I/O 處理機的 I/O系統與 CPU工作的並行性更高。

  I/O 設備具有結構原理和工作速度差異大、時序獨立、異步性明顯等特點,處理的信息從數據格式到邏輯時序一般不可能直接與 CPU 兼容,所以主機與 I/O 設備間的連接與信息交換不能直接進行,而必須設計一個“接口電路”作為兩者之間的橋梁,使 CPU 和 I/O 設備協調工作,這就是 I/O 接口,它通過 I/O 總線與主機相連。

  I/O 設備包含設備控制器和相關設備部件,例如,硬盤由磁盤控制器和磁盤組成。設備控制器用來控制 I/O 設備的具體動作,不同的 I/O 設備完成的控制功能不同,機、電、磁、光部件與具體的 I/O 設備有關,即 I/O 設備的具體結構大致與機、電、光、磁的工作原理有關。

 設備獨立性是指用戶在編制程序時所使用的設備與實際使用的設備無關。為了實現設備獨立性,每臺設備都賦予一個設備號,當要啟動某一設備時,由 I/O 指令的設備碼字段直接指出該設備的設備號,通過 I/O 接口選擇電路中要交換信息的設備。

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