第七部分：IO系統

1，IO接口是什么？

 IO接口是主機與外設的交界面，實現主機與外設的信息交換，為一片芯片集成于主板之上。

2，IO接口的作用是什么？（按執行順序）

（1）進行地址譯碼和設備選擇

（2）傳送控制命令和狀態信息

（3）由于主機與外設之間的速度差異，IO接口具有緩沖作用。

（4）信號格式轉換（外設：串行，內部：并行）

3，IO接口的類型？

按照數據傳送方式：并行接口和串行接口

訪問IO設備的控制方式分為：程序查詢接口、中斷接口、DMA接口

按照功能選擇的靈活性可分為：可編程接口和不可編程接口。

4，IO接口的結構

（1）IO端口：

接口中直接可以被CPU訪問的寄存器，包括數據端口（數據緩沖寄存器）、狀態/控制寄存器（狀態信息可控制信息不在同一時間傳送所以可以共用同一個寄存器）

（2）IO端口的編址方式：

1??、統一編址：

與內存使用連續的存儲空間，IO端口看作普通的存儲單元、可以使用統一的輸入輸出指令，CPU訪問IO更加方便，但是占用了主存的地址空間使主存的存儲空間變小。

2??、獨立編制：

與內存的存儲空間獨立，不占用內存的地址空間，需要專門的IO指令來訪問IO端口，增加了控制的復雜性。

5，IO接口如何與主機交換信息？

三種IO方式：

（1）查詢方式

在IO設備工作時，CPU處于忙等狀態，即一直循環查詢IO接口的數據端口，看數據是否已經準備好了，在這種情況下，IO設備與CPU只能串行工作，效率低。

（數據流向：IO設備->CPU->內存、傳送的數據的單位：一個字）

（2）中斷驅動方式

在這種情況下IO設備與CPU并行工作，在IO設備準備好數據之后，主動打斷CPU的運行

（數據流向：IO設備->CPU->內存，傳送的數據單位：一個字）

中斷處理過程（可以實現多重中斷的情況下）？

關中斷

保存斷點：將PC的值壓入棧中

中斷服務程序尋址：硬件產生向量地址（中斷類型號）、再由中斷向量地址找到入口地址

保存現場和屏蔽字

開中斷（接受其他中斷）

執行中斷服務程序

關中斷

恢復現場和屏蔽字

開中斷

中斷返回

注：前三個步驟由硬件完成，所以又稱為中斷隱指令

如何實現多重中斷？

設置中斷處理優先級，每一個中斷源都有一個屏蔽字，通過屏蔽字來決定中斷之間的優先處理次序，使優先級高的中斷可以打斷優先級低的中斷。并且中斷屏蔽字是可以動態改變的。

當多個設備發出中斷請求時應該先處理哪一個？

設置中斷響應優先級，通過硬件排隊電路來決定順序。

（3）DMA（Direct Memory Access）方式：

內存與DMA接口之間有一條直接的數據通路，方便DMA訪問內存，DMA控制器直接對總線進行控制，數據交換不需要進過CPU，直接在DMA與主存之間進行，進一步解放CPU，CPU只需要在傳送1個或多個數據塊的開始或結束的時候才進行干預，在一批數據結束之后DMA控制器發出中斷。

DMA的對總線使用權大于CPU，對CPU的存取周期進行挪用。

（數據流向：IO設備->內存）

（4）通道方式

通道是一種小型的處理機，在使用通道之前，cpu將相應的通道程序存入內存中，然后向通道發出指令，指明了通道程序所在的位置，以及進行操作的IO設備。

可以對一組數據進行讀寫，完成之后向CPU發出中斷請求信號。

IO指令和通道指令的區別？

IO指令由CPU執行，通道指令由通道執行，在有通道的CPU中，IO指令不直接控制數據的傳送。

6，外部設備

（1）顯存：（顯卡的存儲容量）

最小容量（存儲一幀）=分辨率??灰度級位數（色彩位數）

（2）外存（磁盤）

磁盤的平均存儲時間 = 尋道時間+旋轉延遲+傳輸時間