【计算机组成原理】I/O系统

I/O系统

I/O是以主机为中心而言的，将信息从外部设备传送到主机称为输入，反之称为输出。

I/O系统解决的主要问题是对各种形式的信息进行输入和输出的控制。

I/O系统核心概念

1. 外部设备：包括输入/输出设备及通过输入/输出接口才能访问的外存储设备。
2. 接口：在各个外设与主机之间传输数据时进行各种协调工作的逻辑部件，协调包括传输过程中速度的匹配、电平和格式转换等。
3. 输入设备：用于向计算机系统输入命令和文本。
4. 输出设备：用于将计算机系统中的信息输出到计算机外部进行显示、交换等的部件。
5. 外存设备：指除计算机内存及CPU缓存等外的存储器。

I/O系统构成

• I/O软件
  • 包括驱动程序，用户程序，管理程序、升级补丁等。
  • 通常采用I/O指令和通道指令实现CPU与I/O设备的信息交换。
• I/O硬件
  • 包括外部设备、设备控制器和接口、I/O总线等。
  • 通过设备控制器来控制I/O设备的具体动作；通过I/O接口与主机（总线）相连。

I/O控制方式

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相应。
3. DMA方式：主存和I/O设备之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。

注意

1. I/O指令是指令系统的一部分，是机器指令的一类，格式和其他通用指令相比有所不同。
2. 通道指令是通道自身的指令，存放在主存中。