计算机组成原理：输入输出系统与I/O设备

"《计算机组成原理》第二版，作者唐朔飞，由高等教育出版社和高等教育电子音像出版社出版。本书详细介绍了计算机输入输出系统，包括输入设备、输出设备、I/O控制方式等内容。" 在计算机系统中，输入输出（I/O）系统扮演着至关重要的角色，因为它负责计算机与外界环境的数据交互。本章节主要讨论了输入输出系统的发展历程、组成、设备与主机的联系方式以及信息传送的控制方式。 一、输入输出系统的发展概况 早期的计算机系统，I/O设备与CPU是串行工作的，采用程序查询方式。随着技术进步，出现了接口模块和DMA（直接内存访问）阶段，使得CPU和I/O设备可以并行工作。后续发展到具有通道结构和I/O处理机的阶段，进一步提升了数据传输效率。 二、输入输出系统的组成 I/O系统由I/O软件和硬件两部分构成。I/O软件包括I/O指令和通道指令，前者是CPU指令的一部分，后者用于通道自身的操作，如指定传输参数。I/O硬件主要包括设备、I/O接口、设备控制器和通道。 三、I/O设备与主机的联系方式 1. I/O设备编址方式：分为统一编址和不统一编址，前者通过通用指令进行数据传输，后者有专门的I/O指令。 2. 设备选址：通过设备选择电路识别设备是否被选中。 3. 传送方式：包括串行和并行两种，串行传输速度较慢，而并行传输速度快。 4. 联络方式：分为立即响应、异步工作（应答信号）和同步工作（同步时标）。 四、I/O设备与主机信息传送的控制方式 1. 程序查询方式：CPU主动查询I/O设备状态，只有当设备准备好时，CPU才进行数据传输，存在效率低下的问题。 2. 程序中断方式：当I/O设备完成操作后，会向CPU发送中断请求，CPU暂停当前程序，处理I/O请求，实现CPU和I/O设备的并行工作。 五、常见的输入设备 1. 键盘：机械式键盘采用金属球和电位器技术，光电式键盘利用光电转换器来检测按键。 2. 鼠标：作为指点设备，鼠标在图形用户界面中广泛使用。 3. 触摸屏：允许用户直接通过手指或触控笔与屏幕交互。 这些知识点对于理解计算机系统如何与外部世界交互至关重要，不仅涉及硬件设计，也包括软件控制机制。了解这些概念有助于深入学习计算机体系结构和操作系统等领域。