输入/输出系统详解：定时方式与信息交换

“计算机导论 第8章 .pdf - 考试复习 - 计算机网络” 本章主要探讨了计算机系统中输入输出（I/O）系统的工作原理和各种信息交换方式，包括程序查询方式、程序中断方式、DMA（直接存储器访问）方式、通道方式以及通用I/O标准接口。这些方法都是为了处理主机与不同速度的外围设备之间数据传输的同步问题。 8.1 外围设备的定时方式与信息交换方式 在计算机系统中，外围设备的种类和工作速度各不相同，例如机械式、电动式、电子式等，它们与CPU的通信需要解决定时问题，确保数据传输的准确性和效率。对于速度极慢或简单的设备，CPU可以直接读取或写入数据，因为它们的操作速度远低于CPU。而对于速度较慢或中速的设备，就需要采用异步定时方式，通过查询设备状态来决定何时进行数据交换。 8.2 程序查询方式 程序查询方式是一种基础的I/O控制方法，CPU会周期性地检查设备是否准备好进行数据传输。如果设备准备好了，CPU就会执行数据交换，然后设备会返回到等待状态，直到下一次查询。 8.3 程序中断方式 程序中断方式提高了CPU的效率，因为它允许CPU在执行其他任务时，不必持续检查设备状态。当外围设备完成数据准备后，它会向CPU发送一个中断请求，CPU接收到中断信号后，保存当前状态，转而处理中断服务例程，完成数据交换后再恢复原来的执行。 8.4 DMA方式 DMA方式允许外围设备直接与内存交换数据，而无需CPU介入。设备在数据传输过程中控制总线，减少了CPU的参与，提高了数据传输速度。传输完成后，设备会触发一个DMA结束中断，通知CPU数据传输已完成。 8.5 通道方式 通道方式是更高级的I/O控制机制，通道是一个专门处理I/O操作的硬件单元，它可以独立于CPU控制多个设备的数据传输，进一步提升了系统并行处理能力。 8.6 通用I/O标准接口 通用I/O标准接口如USB、PCI、PCIe等，提供了标准化的方法来连接不同类型的外围设备，简化了设备驱动程序的编写，增强了系统的兼容性和扩展性。 8.7 小结 总结来说，本章涵盖了计算机与外围设备进行数据交换的各种策略，从简单的定时方式到复杂的通道控制，这些都是为了适应不同速度和类型的设备，提高整个系统的性能和效率。了解这些原理对于理解和优化计算机系统的I/O操作至关重要。