一.发展概况
1.早期
- 分散连接
- CPU和IO设备 串行
- 程序查询方式
2.接口模块和DMA阶段
- 总线结构
- IO接口:采用接口技术可使多台IO设备分时占用总线,实现并行工作。
- 并行
- 中断方式(不能做到绝对的并行)
- DMA(direct memory access):IO设备与主存之间有一条直接的数据通路,适用于小型和微型计算机
- 硬件成本
- 访问主存冲突,控制复杂
- 频繁的周期窃取,CPU整体工作效率下降
3.IO通道/通道结构(大中型计算机系统)
- 专用的通道指令(能独立地执行通道指令所编写的输入输出程序)
- 可视为具有特殊功能的处理器,但不完全独立,需要CPU的IO指令(从属于CPU的专用处理器)
4.IO处理机/外围处理机(Peripheral Processor)
基本独立于主机
二.IO系统的组成
- 接口模块方式:IO指令+系统软件中的管理程序==IO设备与主机协调工作
- 通道方式:还需通道指令和相应的操作系统
- 机器指令的一类
- 操作码+命令码+设备码
- 位数一般较长
- 通道指令是通道自身的指令,用以执行IO操作(IO指令是CPU指令系统的一部分)
- 在具有通道结构的计算机中,IO指令不实现IO数据传送,而是完成启停IO设备,查询,控制通道等操作。一旦CPU执行了启动IO设备的指令,就由通道代替CPU对IO设备的管理
- 接口模块
- IO设备
三.IO设备与主机联系方式
- 统一编址:在内存中划出一部分作为IO设备的地址,对IO设备访问指令与访存指令类似
- 不统一编址:IO设备地址与存储器地址分开。不占用主存,但需设IO专用指令
- 立即响应方式(IO设备工作速度极慢)
- 异步工作采用应答信号联络(IO设备与主机速度不匹配,一应一答)
- 同步工作采用同步时标联络(配有专用电路,产生同步时标)
- 辐射式(每台IO设备都有一套控制线路和信号线,计算机发展初级阶段)
总线式(包括地址线,数据线,控制线)
四.IO设备与主机信息传送的控制方式
1.程序查询方式(可编程接口,CPU和IO设备处于串行工作状态)
2.程序中断方式(增设硬件电路和软件程序)
3.DMA方式(增设DMA接口电路。若DMA和CPU同时访存,CPU总是将总线占有权让给DMA,窃取时间一般为一个存取周期)