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1.什么是I/O设备
"I/O"就是"输入/输出"(Input/Output)
I/O设备就是可以将数据输入到计算机,或者可以接收计算机输出数据的外部设备,属于计算机中的硬件部件。
UNIX系统将外部设备抽象为一种特殊的文件,用户可以使用与文件操作相同的方式对外部设备进行操作。
2.按使用特性分类
1.人机交互类外部设备
用于人机交互,如:鼠标,键盘,打印机等。
数据传输速度慢。
2.存储设备
用于数据存储,如:移动硬盘,光盘。
数据传输速度块。
3.网络通信设备
用于网络通信,如:路由器,调制调节器。
数据 传输速度介于上述二者之间。
3.按传输速率分类
1.低速设备:
鼠标、键盘等------传输速率为每秒几个到几百字节。
2.中速设备:
如激光打印机等---―传输速率为每秒数千至上万个字节。
3.高速设备:
如磁盘等一一传输速率为每秒数千字节至千兆字节的设备。
4.按信息交换的单位分类
1.块设备:
如磁盘等――数据传输的基本单位是"块'。
传输速率较高,可寻址,即对它可随机地读/写任一块。
2.字符设备:
鼠标、键盘等―---数据传输的基本单位是字符。
传输速率较慢,不可寻址,在输入/输出时常采用中断驱动方式。
5.I/O设备的机械部件
主要用来执行具体l/O操作。如我们看得见摸得着的鼠标/键盘的按钮;显示器的LED屏;移动硬盘的磁臂、磁盘盘面。
6.I/O设备的电子部件(I/O控制器)
CPU无法直接控制I/O设备的机械部件,因此I/O设备还要有一个电子部件作为CPU和I/O设备机械部件之间的"中介",用于实现CPU对设备的控制。
这个电子部件就是I/O控制器,又称设备控制器 。
CPU可控制I/O控制器,又由I/O控制器来控制设备的机械部件。
1.接收和识别CPU发来的命令
如CPU发来的read/write命令,I/O控制器中会有相应的控制寄存器来存放命令和参数。
2.向CPU报告设备的状态
I/O控制器中会有相应的状态寄存器 ,用于记录I/O设备的当前状态。
如:1表示空闲,0表示忙碌。
3.数据交换
I/O控制器中会设置相应的数据寄存器 。
输出时,数据寄存器用于暂存CPU发来的数据,之后再由控制器传送设备。
输入时,数据寄存器用于暂存设备发来的数据,之后CPU从数据寄存器中取走数据。
4.地址识别
类似于内存的地址,为了区分设备控制器中的各个寄存器,也需要给各个寄存器设置一个特定的"地址"。
I/O控制器通过CPU提供的"地址"来判断CPU要读/写的是哪个寄存器。
5.I/O控制器的组成
注意:
- ①一个I/O控制器可能会对应多个设备;
- ②数据寄存器、控制寄存器、状态寄存器可能有多个(如:每个控制/状态寄存器对应一个具体的设备),且这些寄存器都要有相应的地址,才能方便CPU操作。有的计算机会让这些寄存器占用内存地址的一部分,称为内存映像I/O ;另一些计算机则采用I/O专用地址,即寄存器独立编址。
1.内存映射I/O
控制器中的寄存器与内存地址统一编址。
优点:简化了指令。可以对内存进行操作的指令来对控制器进行操作。
2.寄存器独立编址。
控制器中的寄存器使用单独的地址。
缺点:需要设置专门的指令来实现对控制器的操作,不仅要指明寄存器的地址,还要指明控制器的编号。