笔记整理来源王道考研视频
I/O系统的基本概念
发展阶段
- 早期
- 每个I/O设备必须有一套独立的逻辑电路与CPU相连，因此线路十分散乱
- 当I/O设备与主机交换信息时，CPU不得不停止各种运算，浪费时间
- 增添，撤减更换I/O设备非常困难
- 接口模块和DMA阶段
- 直接存储器存取DMA使CPU在I/O设备与主存交换信息时能继续完成自身的工作
- I/O通道结构阶段
- 依赖通道管理的I/O设备在与主机交换信息时，CPU不直接参与管理
- I/O处理机的阶段
基本组成
I/O软件
- I/O指令：是CPU指令系统的一部分
- 通道指令：是通道自身的指令，必须具有通道
I/O设备与主机之间交换信息
- 程序查询方式
- CPU启动I/O设备之后，就不断对I/O设备的状态进行查询，一旦I/O设备准备就绪，CPU就一个字一个字的从I/O设备取出，经CPU送至主存
- 程序中断方式
- CPU在启动I/O设备之后，不查询I/O设备的状态，继续执行自身的程序，当I/O设备准备就绪会向CPU发送中断请求才予以相应
- DMA方式
- I/O设备直接与主存交换信息，不占用CPU
输入输出设备
外部设备
外部设备也称外围设备，是除了主机以外的，能直接或间接与计算机交换信息的装置
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输入设备：键盘，鼠标
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输出设备：显示器
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外存设备：
外存储器
磁盘存储器
性能指标
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磁盘的容量
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记录密度
- 道密度
- 位密度
- 面密度
注意：磁盘所有磁道记录的信息量一定是相等的，并不是圆越大信息越多，所以每个磁道的位密度都不同
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平均存取时间
平均存取时间=寻道时间（磁头移动到目的磁道）+旋转延迟时间（磁头定位到所在扇区）+传输时间（传输数据所花费的时间）
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数据传输率
磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数
假设磁盘转数为
r(转/秒)，每条磁道容量为N个字节，则数据传输率为
D = r N D = rN D=rN
注意：硬盘属于机械式部件，读写操作是串行的，不可能在同一时间既读又写，也不可能同一时刻读或写两组数据
磁盘阵列
光盘存储器
I/O接口
接口可以看做是两个部件之间的交接部分
功能结构
- 设备选址
- 传送命令
- 传送数据
- 反映I/O设备的工作状态
接口和端口
I/O设备编址方式
- 统一编址
- 将I/O地址看作是存储器地址的一部分，比如在64K地址的存储空间中，划出8K地址作为I/O设备的地址
- 所用的指令与访存指令相似
- 独立编址
- I/O地址与存储器的地址是分开的，对I/O地址的访问必须有专用的I/O指令
- 显然统一编址占用了存储空间，减少了主存容量，但无需专用的I/O指令
- 独立编址不占用主存空间，但是需要专用的I/O指令
I/O接口的类型
程序查询方式
CPU不断检查I/O设备的状态其实是CPU在执行一个程序
这个程序执行的流程如下
程序查询接口结构
例题
中断系统
中断分类
中断请求标记
中断判优
中断隐指令
中断屏蔽技术
例题（掌握）
程序中断方式
例题
DMA方式
DMA传送方式
比较
例题