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計算機里的IO是什么東西啊?

時間:2020-05-13 16:48來源:互聯網 作者:admin 點擊:
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  I/O輸入/輸出(Input/Output),分為IO設備和IO接口兩個部分。I/O也就是輸入輸出地址。每個設備都會有一個專用的I/O地址,用來處理自己的輸入輸出信息。I/O地址絕對不能重復,如果兩個設備的I/O地址有沖突,系統硬件就不能正常工作。

传奇中变  輸入輸出I/O流可以看成對字節或者包裝后的字節的讀取就是拿出來放進去雙路切換;實現聯動控制系統的弱電線路與被控設備的強電線路之間的轉接、隔離,以防止強電竄入系統,保障系統的安全;

  與專線控制盤連接,用于控制重要消防設備(如消防泵、噴淋泵、風機等),一只模塊可控制一臺大型消防設備的啟、停控制。

  IN/OUT指令的尋址方式有直接尋址和間接尋址兩種。當端口地址=0FFH時,采用直接尋址方式。當端口地址0FFH時,要采用間接尋址方式,使用DX作為I/O間接地址寄存器,DX中存放I/O端口地址。

  當然,端口地址=0FFH時也可以間接尋址。IN/OUT指令只能在端口和AL寄存器之間或端口和AX寄存器之間傳送信息。選擇Al還是AX,取決于端口的位數和數據總線寬度。

  現代計算機系統中配置了大量的外圍設備,即I/O設備。依據它們的工作方式的不同,通常進行如下分類:

  (1)字符設備(character device),又叫做人機交互設備。用戶通過這些設備實現與計算機系統的通信。它們大多是以字符為單位發送和接受數據的,數據通信的速度比較慢。

  例如,鍵盤和顯示器為一體的字符終端、打印機、掃描儀、包括鼠標等,還有早期的卡片和紙帶輸入和輸出機。含有顯卡的圖形顯示器的速度相對較快,可以用來進行圖像處理中的復雜圖形的顯示。

  (2)塊設備(block device),又叫外部存e69da5e887aa7a686964616f534儲器,用戶通過這些設備實現程序和數據的長期保存。與字符設備相比,它們是以塊為單位進行傳輸的,如磁盤、磁帶和光盤等。塊的常見尺寸為512~32768B之間。

传奇中变  (3)網絡通信設備。這類設備主要有網卡、調制解調器等,主要用于與遠程設備的通信。這類設備的傳輸速度比字符設備高,但比外部存儲器低。

  這種分類的方法并不完備,有些設備并沒有包括。例如,時鐘既不是按塊訪問,也不是按字符訪問,它所做的是按照預先規定好的時間間隔產生中斷。但是這種分類足以使操作系統構造出處理I/O設備的軟件,使它們獨立于具體的設備。

传奇中变  實現與用戶交互的接口,用戶可直接調用在用戶層提供的、與I/O操作有關的庫函數,對設備進行操作。

传奇中变  用于實現用戶程序與設備驅動器的統一接口、設備命名、設備的保護以及設備的分配與釋放等,同時為設備管理和數據傳送提供必要的存儲空間。

传奇中变  用于保存被中斷進程的CPU環境,轉入相應的中斷處理程序進行處理,處理完后再恢復被中斷進程的現場后,返回到被中斷進程。

  CPU與外部設備、存儲器的連接和數據交換都需要通過接口設備來實現,前者被稱為I/O接口,而后者則被稱為存儲器接口。存儲器通常在CPU的同步控制下工作,接口電路比較簡單;而I/O設備品種繁多,其相應的接口電路也各不相同,因此,習慣上說到接口只是指I/O接口。

传奇中变  I/O接口的功能是負責實現CPU通過系統總線把I/O電路和 外圍設備聯系在一起,按照電路和設備的復雜程度,I/O接口的硬件主要分為兩大類:

  這些芯片大都是集成電路,通過CPU輸入不同的命令和參數,并控制相關的I/O電路和簡單的外設作相應的操作,常見的接口芯片如定時/計數器、中斷控制器、DMA控制器、并行接口等。

传奇中变  有若干個集成電路按一定的邏輯組成為一個部件,或者直接與CPU同在主板上,或是一個插件插在系統總線插槽上。

传奇中变  由于計算機的外圍設備品種繁多,幾乎都采用了機電傳動設備,因此,CPU在與I/O設備進行數據交換時存在以下問題:

  速度不匹配:I/O設備的工作速度要比CPU慢許多,而且由于種類的不 同,他們之間的速度差異也很大,例如硬盤的傳輸速度就要比打印機快出很多。

  時序不匹配:各個I/O設備都有自己的定時控制電路,以自己的速度傳 輸數據,無法與CPU的時序取得統一。

传奇中变  信息格式不匹配:不同的I/O設備存儲和處理信息的格式不同,例如可以分為串行和并行兩種;也可以分為二進制格式、ACSII編碼和BCD編碼等。

传奇中变  信息類型不匹配:不同I/O設備采用的信號類型不同,有些是數字信號,而 有些是模擬信號,因此所采用的處理方式也不同。

  (1)設置數據的寄存、緩沖邏輯,以適應CPU與外設之間的速度差異,接口通常由一些寄存器或RAM芯片組成,如果芯片足夠大還可以實現批量數據的傳輸;

  (3)能夠協調CPU和外設兩者在信息的類型和電平的差異,如電平轉換驅動器、數/模或模/數轉換器等;

  (6)設置中斷和DMA控制邏輯,以保證在中斷和DMA允許的情況下產生中斷和DMA請求信號,并在接受到中斷和DMA應答之后完成中斷處理和DMA傳輸。

传奇中变  這種方式下,CPU通過I/O指令詢問指定外設當前的狀態,如果外設準備就緒,則進行數據的輸入或輸出,否則CPU等待,循環查詢。

传奇中变  這種方式的優點是結構簡單,只需要少量的硬件電路即可,缺點是由于CPU的速度遠遠高于外設,因此通常處于等待狀態,工作效率很低

  在這種方式下,CPU不再被動等待,而是可以執行其他程序,一旦外設為數據交換準備就緒,可以向CPU提出服務請求,CPU如果響應該請求,便暫時停止當前程序的執行,轉去執行與該請求對應的服務程序,完成后,再繼續執行原來被中斷的程序。

传奇中变  中斷處理方式的優點是顯而易見的,它不但e799bee5baa6e4b893e5b19e037為CPU省去了查詢外設狀態和等待外設就緒所花費的時間,提高了CPU的工作效率,還滿足了外設的實時要求。但需要為每個I/O設備分配一個中斷請求號和相應的中斷服務程序,此外還需要一個中斷控制器(I/O接口芯片)管理I/O設備提出的中斷請求,例如設置中斷屏蔽、中斷請求優先級等。

  此外,中斷處理方式的缺點是每傳送一個字符都要進行中斷,啟動中斷控制器,還要保留和恢復現場以便能繼續原程序的執行,花費的工作量很大,這樣如果需要大量數據交換,系統的性能會很低。

传奇中变  DMA最明顯的一個特點是它不是用軟件而是采用一個專門的控制器來控制內存與外設之間的數據交流,無須CPU介入,大大提高CPU的工作效率。

  在進行DMA數據傳送之前,DMA控制器會向CPU申請總線控制 權,CPU如果允許,則將控制權交出,因此,在數據交換時,總線控制權由DMA控制器掌握,在傳輸結束后,DMA控制器將總線控制權交還給CPU

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