CPU中介的I/O方式：特点与速度限制

在微机原理与接口技术的学习中，理解I/O方式的共性是关键。这三种I/O方式——软件I/O（程序中断方式）、硬件I/O（直接存储器访问方式，DMA）和DMA with interrupts（DMA中断）都依赖于中央处理器（CPU）作为数据传输的中介。在软件I/O中，CPU负责处理外设与内存之间的数据交换，通过执行特定程序实现，但其执行速度限制了数据传输的最大速率，大约在几十KB/s左右。硬件I/O和DMA方式下，虽然CPU不再直接参与每次数据传输，但控制信号和地址信号仍然由CPU发出，从而提高了数据传输效率。 硬件I/O允许CPU在不暂停执行其他任务的情况下进行数据传输，提高了系统性能。而DMA with interrupts则是在数据传输过程中，CPU会暂时挂起，等待DMA操作完成后再恢复，这样既保留了硬件I/O的速度优势，又能在必要时处理中断事件。 在讲解这些I/O方式的同时，课程还会回顾计算机发展史，包括电子管计算机、晶体管计算机到集成电路计算机的发展，以及微处理器的里程碑式进步。例如，英特尔CPU的发展历程中，从早期的4位、8位处理器，到后来的32位和64位，每一代都在集成度、性能和速度上都有显著提升，遵循着摩尔定律，即每隔18-24个月，芯片的性能翻一番。 此外，课程还会详细探讨微型计算机的组成，如CPU、运算器、控制器、内存（包括RAM和ROM）、I/O接口，以及常见的接口芯片如8255、8250/8251等。这些组成部分共同决定了计算机的输入输出能力和整体性能。 在学习这部分内容时，考生需要注意理解I/O方式如何影响计算机性能，以及掌握不同年代和架构下的硬件设计特点。理解这些基础知识对于准备考研或从事IT行业的学生来说至关重要，因为它们能帮助他们深入理解计算机系统的运作机制，并在实际项目中做出高效的设计决策。