计算机组成：外设与主机信息交换技术

"本章主要探讨了计算机组成中的外设与主机信息交换的方式，包括程序查询方式、程序中断方式、DMA传送方式以及通道方式。同时，介绍了外设的基本概念、结构和性能测评指标。" 在计算机系统中，外设与主机的信息交换是至关重要的，它们之间的交互方式决定了数据传输的效率和系统的整体性能。本章首先概述了外围设备，即输入输出设备（I/O设备）的角色，它们是连接计算机与其他设备或用户的关键，负责数据的输入、处理和输出。外设通常由存储介质、驱动装置和控制电路三部分构成，具有不同的行为、连接端和数据速率。 信息交换方式主要有以下几种： 1. **程序查询方式**：在该方式下，CPU通过执行一系列指令来检查外设是否准备好了数据或是否可以接收新的数据。这种方式简单，但效率低，因为CPU需要频繁地中断正常工作去查询外设状态。 2. **程序中断方式**：当外设完成某个操作后，会向CPU发送一个中断信号，CPU响应后暂停当前任务，转而执行中断处理程序，完成与外设的数据交换。这种方式提高了CPU利用率，减少了等待时间。 3. **DMA（直接存储器访问）传送方式**：在此方式中，数据直接在外部设备和内存之间传输，无需CPU参与，大大提升了数据传输速度。DMAC（DMA控制器）负责管理和协调这些传输。 4. **通道方式**：更高级的数据交换机制，通过专门的通道硬件来管理I/O操作，使得CPU可以同时进行多个I/O操作，进一步提高了系统并行处理能力。通道分为多种类型，如字节多路通道、选择通道和数组多路通道，适用于不同的应用场景。 I/O性能的评估主要包括吞吐量、I/O带宽、响应时间和可靠性等因素。吞吐量表示单位时间内处理的数据量，I/O带宽则关注每秒可以传输的数据量。对于不同类型的系统，例如台式机和嵌入式系统，可能对响应时间和设备性能有不同侧重。 总结来说，理解这些信息交换方式对于优化计算机系统的性能和设计高效的I/O系统至关重要。在实际应用中，选择合适的I/O方式和设备，以及合理地评估其性能，都是提升系统整体效率的关键。