计算机组成原理-第七章 输入/输出系统【期末复习|考研复习】

前言

总结整理不易,希望大家点赞收藏。

给大家整理了一下计算机组成原理中的重点概念,以供大家期末复习和考研复习的时候使用。

参考资料是王道的计算机组成原理和西电的计算机组成原理。


计算机组成原理系列文章传送门:
第一/二章 概述和数据的表示和运算
第三章 存储系统
第四章 指令系统
第五章 中央处理器
第六章 总线
第七章 输入/输出系统


文章目录

  • 前言
  • [第七章 输入/输出系统](#第七章 输入/输出系统)
    • [7.1 I/O系统基本概念](#7.1 I/O系统基本概念)
    • [7.2 I/O接口](#7.2 I/O接口)
      • [7.2.1 I/O接口的基本结构](#7.2.1 I/O接口的基本结构)
      • [7.2.2 I/O端口的编址方式:](#7.2.2 I/O端口的编址方式:)
    • [7.3 DMA方式和中断方式的区别:](#7.3 DMA方式和中断方式的区别:)
  • [8 练手题](#8 练手题)
  • 总结

第七章 输入/输出系统

7.1 I/O系统基本概念

I/O控制方式主要有一下4种:

1)程序查询方式:由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备,从而控制I/O设备与主机交换信息

2)程序中断方式:只在I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求时才予以响应

3)DMA方式:主存和I/O设备间有一条直接数据通路,当主存和I/O设备交换信息时无需调用中断服务程序.

4)通道方式:在系统中设有通道控制部件,每个通道都挂接若干外设,主机在执行I/O命令时,只需启动有关通道,通道将执行通道程序,从而完成I/O操作。

7.2 I/O接口

I/O接口的功能:

1)实现主机和外设的通信联络控制。

2)进行地址译码和设备选择。

3)实现数据缓冲。

4)信号格式的转换。

5)传送控制命令和状态信息。

7.2.1 I/O接口的基本结构

内部接口 :内部接口与系统总线相连,实质上是与内存、CPU相连,数据的传输方式只能是并行传输

外部接口:外部接口通过接口电缆与外设相连,外部接口的数据传输可能是串行方式,因此I/O接口需具有串/并转换功能。

7.2.2 I/O端口的编址方式:

1) 统一编址,又称存储器映射方式,是指把I/O端口当做存储器的单元进行地址分配,这种方式CPU不需要设置专门的I/O指令,用统一的访存指令 就可以访问I/O端口。

优点:需要设置专门的I/O指令,更灵活。缺点:占用存储器地址,内存容量变小,执行速度慢

2) 独立编址,又称I/O映射方式,是指I/O端口地址与存储器地址无关,独立编址CPU需要设置专门的输入/ 输出指令访问端口

优点:I/O指令和存储器指令有明显区别,程序更清晰。缺点:I/O指令少,一般只能对端口进行传送操作。增减控制的复杂性。

7.3 DMA方式和中断方式的区别:

1)中断方式是程序的切换,需要保护和恢复现场;而DMA方式除了预处理和后处理,其他时候不占用CPU的任何资源。2)对中断请求的响应只能发生在每条指令执行完毕时(即指令的执行周期之后);而对DMA请求的响应可以发生在每个机器周期结束时(在取指、间址、执行周期之后均可),只要CPU不占用总线就可以被响应。3)中断传送过程需要CPU的干预;而DMA传送过程不需要CPU的干预,故数据传输速率非常高,适合于高速外设的成组数据传送。4)DMA请求的优先级高于中断请求。5)中断方式具有对异常事件的处理能力,而DMA方式仅限于传送数据块的I/O操作。6)从数据传送来看,中断方式靠程序传送,DMA方式靠硬件传送


8 练手题

8.1

8.2

8.3

8.4


8.5


Northwestern University(中国分校区)很喜欢考设计题,对于总线这部分,设计题是重点

总结

计组系列更新完了,希望大家在Northwestern University(中国分校区)的复试中超常发挥,大家九月在Northwestern University(中国分校区)见!

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