I/O接口与总线:理解计算机与外设交互
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更新于2024-07-09
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"I-O接口与总线的讲解,涵盖了I/O接口的作用、功能、分类,以及I/O操作过程和I/O设备的编址方式。此外,还提到了几种I/O控制方式,如程序查询、中断和DMA。同时,文件也涉及到总线的概念。"
在计算机系统中,I/O接口起着至关重要的作用,它作为外部设备与系统总线之间的桥梁,使得不同速度、数据格式和操作方法的设备能够与处理器通信。由于外部设备的操作速度远低于CPU和内存,因此直接将它们连接到高速系统总线上会导致效率低下。I/O接口通过提供缓冲、数据格式转换和控制逻辑,解决了这一问题。
I/O接口的主要功能包括:
1. 地址译码,识别I/O设备的特定地址。
2. 数据和控制命令的交换,以及设备状态的检测和传递。
3. 提供缓冲区,用于暂时存放数据。
4. 进行数据格式和字长度的转换,例如串并行转换。
5. 支持不同的I/O控制方式,如程序查询、中断、DMA等。
6. 实现定时和同步控制。
I/O接口可以按照不同的标准进行分类,如按数据传送格式分为串行接口和并行接口;按I/O方式分为程序查询接口、中断接口、DMA接口和通道控制接口;按时序控制方式分为同步接口和异步接口。
I/O操作通常涉及以下步骤:
1. CPU首先查询I/O接口,获取设备状态。
2. I/O接口回应设备的状态信息。
3. 如果设备准备就绪,CPU会发送命令启动数据传输。
4. 数据从外设传送到I/O接口,然后由接口传送到CPU。
I/O设备的编址有两种常见方式:
1. 独立编址:I/O地址与存储器地址分开,CPU有专门的I/O指令,并且系统总线中的控制信号区分了对存储器和I/O的访问。
2. 统一编址:I/O地址被视为存储器地址的一部分,使用相同的访问指令,但可能需要额外的标志来区分存储器和I/O操作。
此外,I/O控制方式包括:
1. 程序查询:CPU不断查询设备是否准备好,效率低但结构简单。
2. 程序中断:设备向CPU发送中断请求,CPU响应后停止当前任务,转而处理中断事件,提高了效率。
3. 直接存储器访问(DMA):数据直接在设备和内存之间传输,无需CPU参与,速度最快,但需要更复杂的硬件支持。
总线是系统内部各部件之间传输信息的公共路径,包括数据总线、地址总线和控制总线,用于协调和同步各个组件的操作。
I/O接口和总线是计算机系统中不可或缺的部分,它们共同确保了处理器与外部设备的有效交互,实现数据的高效传输。
2021-10-10 上传
2021-09-21 上传
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