26.第26节课第七章输入输出系统

罗泽兵 · 发表于 2024-4-15 09:11:55

好同学们，大家好，接下来我们来进入第七章的学习，本章的主要内容是讲的输入输出系统。我们输入输出系统这一章节当中，主要包含了以下四个方面的内容。在第一小节当中，我们会讲到输入输出系统的基本概念。在第二节当中，我们会讲到。输入输出系统的外部设备，第三节当中我们会讲到IO的接口，也就是我们IO的控制。第四节当中，我们讲到的是IO的控制方式啊，

在我们的每一个小节当中，我们会具体的展开来进行一个学习，那么接下来我们进入。第一节当中的学习是我们的IO系统的基本概念。在IO系统基本概念这一小节当中，我们分成了五个方面的内容来进行学习，第一个是输入输出系统发展概况。我们在第二个小节，第二个点知识，第一点第一个知识点是输入。第一个知识点是输入输出系统的发展概况，第二个知识点是输入输出系统的基本概念。第三个知识点是输入输出系统的组成。第四个是IO设备的和我们。第四个是IO设备和主机的一个联系方式，

第五个是IO设备和主机进行信息传递的控制方式。那么，接下来我们来看第一个知识点。就是输入输出系统的发展概况。我们早期的发展过程当中啊，在输入输出系统，它是以一个分散连接的方式进行连接的。而CPU和我们的IO设备是进行一个串行的工作，比如说我们程序查询的这种方式啊。CPU和主存还有我们的IO设备。嗯，他们之间CPU和IO设备进行了一个串行工作的方式，就是我们早期的输入，输出系统的。情况紧接着我们进行了一个接口模块和d进入了一个接口模块和dma阶段。

是通过总线进行连接，比如说我们的系统文件，比如说我们的数据通道，还有dma。CPU和IO设备，他们之间是进行一个并行工作的啊，包括我们的中断方式和cma方式啊。这是我们的结构框图。第三阶段，它就进入了具有通道结构的一个阶段啊，具有通道结构的阶段通道，它是具有特殊处理功能的一个处理器。到第四阶段就进入就是。随着电力的发展，我们进入了具有IO处理机的一个阶段。

在我们系统总线上，它连接了CPU，连接了主存。储存和CPU之间有存储总线来进行交换，数据系统总线和我们的IO总线之间还有一个IO处理机。IO处理机，它是基本独立于CPU的啊，进行我们对我们的IO总线和。输入输出设备的和接口进行一个数据的交换和处理，这是具有IO处理机的一个阶段。以上四个阶段就是我们输入输出系统的一个发展阶段。那么，我们接着往下看一下输入输出系统的相关概念。输入输出系统是什么呢？他是以主机为中心而言的，

将信息从外部设备传送到主机，称之为输入。反之，称之为输出，输入就是将我们的信息从外部设备传送到我们的主机啊，输出就是从主机。将我们的数据传送到外部设备，它是以主机为核心而言的啊，它的核心是我们的主机。那输入输出设备，他的简称是就称为输入输出系统的简称，称之为IO系统。它的主要目的是对各种形式的信息进行输入，输出的相关控制啊，我们在系统当中。

我们需要对输入的信息和输出的信息进行相关的控制，那么我们。就是我们的l系统的主要目的。外部设备是什么呢？外部设备包括输入输出设备以及通过输入输出接口才能访问的外存储设备。这是我们的外部设备的概念，那么接口是什么呢？接口是在各个外设和组织之间进行各种协调工作的逻辑部件。协调包括传输过程中的速度匹配，变形和格式转化等等。输入设备，它指的是用于向计算机输入命令，输入文本，输入信数据等信息的部件。比如说我们的键盘，

比如说我们的鼠标。键盘和鼠标都是我们的输入设备嗯，他能够向计算机系统去输入相关的命令。输入文本，输入数据，这些信息输出设备是用于将计算机系统中的信息。输出到外部并且进行显示啊，交换等部件，比如说我们的显示器，比如说我们的打印机。这是我们的输出设备。还有就是我们的外存设备，外存设备指的是除计算机内。及CPU缓存等以外的存储器，比如说我们的光盘，

还有我们的硬盘，还有U盘等等。这是我们输入输出系统当中所涉及到的一些概念啊，首先我们要知道什么是输入输出系统啊，什么是外部设备。什么是接口？什么是输入设备？什么是输出设备？什么是外外存设备？我们输入设备最常见的是什么？就是我们的鼠标和键盘。输出设备常见的有显示器，打印机，外形设备，我们常见的有硬盘，

光盘，U盘等等。就是我们输入输出系统的相关概念。那么，我们接着往下看第三个知识点，输入输出系统的组成啊，首先我们来看一下io软件啊，什么是输入输出软件？啊l软件，它是包括驱动程序，用户程序，管理程序，升级补丁等。通常采用IO指令和通道指令来实现CPU和IO设备的信息交换。那么IO指令指的是什么呢？

IO指令它是CPU指令的一个一部分，我们之前有讲到过IO指令。它包括操作码和设备地址啊，只要为输入输出的指令啊，主要是输入输出的相关指令。还有就是我们的通道指令，通道指令和通道自身的指令啊，指出数组的首地址传送的字数。操作命令啊，在具有通道结构的计算机当中l指令不能实不实现l数据的传送。主要是完成启停l设备啊，查询通道和l设备状态。及控制通道所做的一些相关操作，那么我们的输入输出操作由谁来完成呢？除了IO软件之外，

我们还有IO硬件。高硬件。它包括外部设备，设备控制器和接口，还有IO总线等等。通过设备控制器来控制IO设备的具体动作，通过IO接口与主机啊主线进行相连。我我们看一下设备和设备供气，还有IO接口都是在哪里都是有哪些，我们用这个框图可以看到，这是系统总线连接的主机和IO接口之间进行了一个连接。那我们l接口就会连接我们的设备控制器和我们的外设啊，连接相关的设备控制器和外设。IO接口同就连接了设备，控制器和相关外设。

在我们这张图当中，我们可以看到我们CPU储存，然后外面是对应的，下外一层是系统总线连接我们相应的设备设备器。还有外部的一些设备啊，设备那我们的适配器也叫做相应的适适配器接口。啊，系统总线连接主机和接口啊，那我们这个外外轴线连接相关的设备啊，这外轴线。过程控制器和过程控制器的IO设备，它连接的是连接相关的设备，就是我们。比如这张图，可以看到我们设备设备控制器和通道，

他们之间是什么样子的，我们来看一下这张图当中。储存和CPU之间进行一个连接，然后CPU和设备控制器是通过通道进行相相连接的。啊，设备和那个？组存存和CPU和设备控制器通过我们的通道进行相关的数据交换。我们看一下我们第四个知识点就是IO设备与组织的一个联系方式。设备编制方式有统一的编制方式，还有一个不统一的编制方式，统一编制方式是用。数乘数指令啊，不同于电视编编辑方式，有专门的IO指令。设备寻址啊，

设备寻址是指的每个设备有一个设备号，有指令指出设备号用接口电路中的设备选择电路识别是否被选中，是否被选中。还有就是传送方式啊，传送方式有串行方式和并行方式啊，还有我们所说到的联络方式啊，联络方式有立即响应，还有异步工作。采用应答的信号好，我们这里是根据l设备的速度不同啊，速度不同，我们就进行异步工作，采用应答的方式啊。比如说我们的并行啊，并行。

cpul接口和IO设备通过IO接口连接IO设备，他是否进行应答啊？是否停止啊？这是根据我们这是异步工作的方式啊，串行串行的话是进行数据真的一个应答。第三种是同步工作啊，同步工作的话，它采用的是同步的时标，采用的是同步的时标，这是我们联络的方式，有立即响应，有利义务工作第一步工作采用的是应答信号。还有我们的同步工作，它采用的是同步时标。l设备与主机的联系方式，

还有一些辐射连接啊，比如说主机和l设备进行连接，有一个是辐射连接的方式啊。每台设备都有一套控制线路和一组信号线。这里它是不便于增删设备的，还有总线连接方式，总线连接方式的话，我们就比较方便去。自用三相关的设备。那我们看完IO设备与主机的联系方式之后，我们来了解我们来学习一下IO设备与主机信息传送的控制方式。还有我们的程序查询方式。还有程序中断，还有dma方式，这是主要的三种方式，

当然它还有一种是通道的方式。我们来看一下程序查询方式。嗯，程序查询方式，它是由CPU通过程序啊，不断查询IO设备是否就是从而来控制IO设备与主机进行一个信息的交换。在这个过程当中，我们现行程序输入到CPU当中啊，启动l设备啊，输入进去之后CPU启动l设备。CPU读IO状态，我们检查出IO和检查IO的状态是否已经准备就绪啊？如果说未就绪，我们来再进行。回到我们的CPU进行读l状态，

如果说已经准备就绪的话，我们就从l接口中读一一个字，到CPU当中。从CPU向组成当中再写入一个字。是否完成？如果完成那进行，那就结束再操作，如果没有完成再循环到我们开始的阶段，嗯，循环到我们开始阶段。在这里，我们会看到呃CPU，它通过程序啊，不断查询IO设备，查询它的IO设备是否就绪，

如果就绪，我们就执行。相应的操作，如果不就绪，那么就进行原地踏步的等待啊，原地踏步的等待CPU和IO是进行的一个串行工作啊，串行工作。未准备好的话就进行踏步等待啊，如果准备好的话，那我们如果就去了，我们就进行啊，相应的读写操作啊，相应的读写操作就是程序查询的方式的工作过程。我们来接着往下看一下第二种方式是程序中断方式，它是指在l设备准备就绪，

并向CPU发出中断请求时才予以响应。啊，我们在我们IO工作啊，首先他自身要准备CPU，不查询与主机进行交换信息CPU暂停。现行程序啊，这是我们的一个现行程序，然后启动设备啊，判断是否有中断服务程序，如果有中断服务程序。我们执行中断现行程序而没有就进行踏步等待，这是它的一个中断程序方式。程序中断方式。程序我们来看一下程序中断方式的流程啊CPU启动IO设备啊启动IO设备，然后CPU和IO设备进行。

嗯，启动啊CPU做其他事情啊cpul设备进行啊，工作准备就绪啊，然后如果是中断请求，那么CPU。读l状态，读l状态，读出l状态之后，检查它的一个状态。如果出错呃，如果没有出错CPU接口中读到一个字，到读一个字，到CPU当中。啊，再从CPU向组成中写入一个字。

是否完成判断是否完成，如果完成，那我们结束程序，如果没有完成，我们再从头开始，再循环，再进行一个循环。只是。l设备l设备工作时准备就绪，判断是否是一个中断请求嗯，这是程序中断方式的流程。那我们来看一下第三种方式，就是我们所说的dma方嗯dma方式，它指的是组存和l之间有一条直接的数据通路。交换信息时，

无需调用中断服务程序啊，就是不中断限行的程序啊，不中断我们限行的程序周期进行一个挪用，也就是我们所说的周期盗取。啊CPU和IO是进行的并行工作啊，我们可以看到这张图当中系统总线连接了主存连接CPU连接了IO接口。在IO接口和我们的高速外设之间，我们有一个数据通路啊，数据通路主存和IO。组成和IO之间有一条直接的数据通路，是我们的dma啊，是我们的dma通方式。它交换信息无需调用中断服务程序啊嗯嗯，不需要调用我们的中断程服务中断服务程序啊。不中断线行程序，

这是我们dmv方式的一个嗯特点，还有就是我们所说的通道方式啊。通道方式，它配有通道。控制部件每个通道挂在挂接若干外设主机，在执行l命令时启动相关的通道。通道执行啊，通道程序完成，我们的IO操作完成，我们的IO操作，那么我们知道了一共四种方式，我们来对比我们主要学习的主要掌握的是我们程序传递方式和程序中的方式。和dma方式，那我们来对比一下这三种方式CPU工作效率的一个比较。那程序查询方式，

它是。由CPU执行线程序进行启动l设备l设备准备，然后去传送相关的数据ri CPU进行执行线程程序啊，这个进行线程程序。在程序查询方式的时候，它适用于我们的低呃低速设备，工作效率比较低，适用于低速设备。程序中断方式啊CPU执行线性的程序啊指令执行周期结束啊其中我们的IO设备，然后判断是否有中断请求IO，并且IO进行准准备，如果有中断请求的话，我们进行。一个间断啊，出现一个间断。

CPU处理中断程序实现IO与组织之间的一个啊，之间的一个传送信息啊CPU中，它的程序中断方式同样也是效率相对来相。对来说比较低，也适用于我们低速设备，但是呢，我们dma方式，它的效率就其实工作效率就相当高，比较高，我们就适用于高速设备进行一个工作。啊，这是我们其中IO×cma进行请求IO设备，还有我们IO设备实现组存与那个IO设备之间的一个信息传递的过程。这是我们所讲到的嗯，所所讲到的IO设备的嗯，

三种方式三种方式。那么好，我们第一小节当中的内容就讲完了，我们接着往下看，我们第二节当中的内容是外部设备啊，外部设备指的是什么呢？它指的是除了主机之外的，能直接或者间接的以及。统计交换信息的装置也称为外围，外围装置外设或IO设备。我们先看一下我们的概述啊嗯，外外部设备的概述，可能外部设备我们IO是IO接口连接了我们的主机和外部设备，外部设备包括设备控制器。包括我们呢？

嗯，一些其他的部分。外部设备可大致分为三类啊，第一是人机交互设备，包括我们的键盘，鼠标，打印机和显示器，这是我们人机交互的设备。第二种是计算机信息存储设备啊，包括磁盘，光盘，磁带，第三步，第三种。是积极通信设备啊，

比如说我们的调制解调器等等啊，我们外部设备的定义是什么啊？定义是除了组织之外的，能直接或间接。啊，与计算机交换信息的一些装置啊，也称为外围装置啊，或者是外设或者是l设备。它的设备可以分为三类啊，一是人机交互设备，二是计算机信息存储设备，三是机器中通讯设备嗯。云交互设备又包括键盘，鼠标，打印器，

显示器，计算机信息存储设备，包括磁盘，光盘。磁带，然后还有第三机器通信设备是调制解调器等等，这是我们的输入输出嗯，外部设备的一个概述。那么，我们来看一下第二个部分的内容啊，是输入设备，那什么输入设备包括什么呢？就是我们所说的键盘鼠标对吧？键盘鼠标就是我们的主要输入设备啊，那键盘他是我们通常用的输入设备啊，

通过按键输入各种信息。

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