第一章 计算机体系结构(四)— 输入/输出技术(IO)
输入/输出技术(IO)
1. 微型计算机中常见的内存与接口的编址方法
1-1 内存与接口地址独立编址方法
- 内存地址和接口地址是完全独立的两个地址空间。
- 访问数据的指令也完全不同,用于接口的指令值用于接口的读/写,其余的指令全都是用于内存的。因此在编程序或读取程序中容易使用和辨认。
- 缺点:用于接口的指令太少,功能太弱。
1-2 内存与接口地址统一编址方法
- 内存地址和接口地址统一在一个公共的地址空间里,即内存单元和接口共用地址空间。
- 优点:原则上用于内存的指令都可以用于接口,增强了对接口的操作功能,而且在指令上也不在区分内存和接口指令。
- 缺点:整个地址空间被分为两部分,导致内存地址不连续。由于内存的指令和用于接口的指令是完全一样的,维护程序时就需要根据参数定义表仔细加以辨认。
2. 直接程序控制
直接程序控制是指:外设数据的输入/输出过程是在CPU执行程序的控制下完成的。
分为以下两种情况:
2-1 无条件传送
可以无条件地随时接收CPU发来的输出数据,也能够无条件地随时向CPU提供需要输入数据。
2-2 程序查询方式
利用查询方式进行输入/输出,就是通过CPU执行程序来查询外设的状态,判断外设状态是否准备好接收数据或准备好向CPU输入数据。。根据这种状态,CPU有针对性地为外设的输入/输出服务。
- 缺点:降低了CPU的效率;对外部的突发事件无法做出实时响应。
3. 中断方式
3-1 中断处理方法
- 多中断信号线法
- 中断软件查询法
- 菊花链法
- 总线仲裁法
- 中断向量表法
3-2 中断优先级控制
- 当不同优先级的多个中断源同时提出中断请求时,CPU应优先响应优先级最高的中断源。
- 中断嵌套:一个中断服务程序中嵌套另一个中断服务程序。
4. 直接存储器存取方式
直接内存存取(DMA)是指数据在内存与I/O设备间的直接成块传送,即在内存与I/O设备间传送一个数据块的过程,不需要CPU的任何干涉。
DMA传送过程:
5. 输入/输出处理机(IOP)
IOP是一个专用处理机,接在主计算机上,主机的输入/输出操作由它来完成。
数据传送方式有3种:
- 字节多路方式;
- 选择传送方式;
- 数组多路方式;