计算机组成原理第五章I/O系统详解

"计算机组成原理第五章答案最新版本.ppt" 在计算机系统中，输入输出（I/O）系统是连接CPU与外部设备的关键部分，它负责数据的传输和设备的控制。本章主要讨论了I/O系统的工作原理、不同的I/O控制方式以及I/O接口的相关知识。 首先，I/O与内存统一编址是一种设计方式，这意味着I/O设备和主存储器使用相同的地址空间，CPU可以直接用访问内存的方式来访问I/O设备，简化了系统设计但可能降低CPU效率，因为CPU需要额外处理I/O请求。 I/O控制方式主要包括直接控制、程序中断和DMA（直接存储器访问）。直接控制适用于简单的设备，但会浪费CPU时间；程序中断方式允许CPU在数据准备好时才进行处理，提高了效率；而DMA则允许数据直接在设备和内存之间传输，无需CPU参与，尤其适合大量数据的快速传输。 显示缓冲存储器用于暂时存放要显示在屏幕上的数据，避免频繁的CPU干预，提高显示效率。而在计算数据传输速率时，需要考虑字符的位数（包括起始位、数据位、奇偶校验位和停止位），并利用这些信息来确定设备的波特率。 I/O接口是CPU与设备之间的桥梁，其中的I/O端口通常包含各种寄存器。接口按照数据传输方式可以分为并行和串行接口。例如，在输出过程中，CPU通过OUT指令将数据送入接口，再由接口启动设备工作。 中断处理机制是计算机系统中不可或缺的一部分。中断请求的条件包括设备工作完成、中断屏蔽码为0以及CPU查询到中断。CPU响应中断的条件是中断允许标志位EINT为1，且存在未处理的中断请求。中断处理时间的计算涉及到中断次数和每次中断处理所需的时间。 在多中断系统中，中断优先级是一个重要因素。如果存在优先级更高的中断，如磁盘中断，CPU会暂停低优先级中断的处理，例如打印机输出，直到高优先级中断处理完毕。 程序查询方式下，CPU通过不断查询设备状态来决定何时开始数据传输。这种方式中，I/O准备时间和实际数据传输时间是分开计算的，对于大量数据处理，可能会增加总的处理时间。 总结来说，计算机组成原理第五章涵盖了I/O系统的基本概念、控制方式、中断处理和接口设计，这些都是理解计算机系统如何与外部设备交互的基础。通过深入学习这些内容，可以更好地理解计算机系统的工作流程，并为硬件设计和系统优化提供理论基础。