计算机组成原理 输入输出系统
计算机组成原理(华科版)第七章 输入输出系统
第七章 输入输出系统
5. 外围处理机方式(Peripheral Processor Unit—PPU) 外围处理机的结构更接近于一般的处理机，甚至 就是一般小型通用计算机。它可完成I/O通道所要完 成的I/O控制，还可完成码制变换、格式处理、数据 块的检错、纠错等操作。它可具有相应的运算处理 部件、缓冲部件，还可形成I/O程序所必须的程序转 移等操作。它可简化设备控制器，而且可用它作为 维护、诊断、通信控制、系统工作情况显示和人机 联系的工具。 外围处理机基本上独立于主机工作。在多数系 统中，设置多台外围处理机，分别承担I/O控制、通 信、维护诊断等任务。有了外围处理机后，计算机 系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能 分散的分布式系统。
2
计算机组成原理
第七章 输入输出系统
7.1 信息交换的控制方式
信息交换的控制方式一般分为5种类型。
1. 程序查询方式(Programmed Direct Control) 这种方式又称为程序直接控制方式，是指信息交 换的控制完全由主机执行程序来实现。当主机执行到 某条指令时，发出询问信号，读取设备的状态，并根 据设备状态，决定下一步操作，这样要花费很多时间 用于查询和等待，效率大大降低。这种控制方式用于 早期的计算机。现在，除了在微处理器或微型机的特 殊应用场合，为了求得简单而采用外，一般不采用了。
7
计算机组成原理
第七章 输入输出系统
I/O 控制方式
主要由程序实现
主要由附加硬件实现
程序 查询方式
程序 中断方式
DMA方式
通道方式
PPU 方式
图 7.1
外围设备的 I/O 方式
8
计算机组成原理
第七章 输入输出系统
计算机组成原理 白中英 第三版(完整版)第八章输入输出系统
1．如果认为CPU等待设备的状态信号是处于非工作状态（即踏步等待），那么在下面几种主机与设备之间的数据传送中：（）主机与设备是串行工作的；（）主机与设备是并行工作的；（）主程序与设备是并行运行的。
A．程序查询方式 B. 程序中断方式 C. DMA方式解： A C B2．中断向量地址是_____。
A．子程序入口地址 B. 中断服务程序入口地址C．中断服务程序入口地址指示器 C. 例行程序入口地址解： C3．利用微型机制作了对输入数据进行采样处理的系统。
在该系统中，每抽取一个输入数据就要中断CPU一次，中断处理程序接受采样的数据，将其放到主存的缓冲区内。
该中断处理需时x 秒，另一方面缓冲区内每存储n个数据，主程序就将其取出进行处理，这种处理需时y秒。
因此该系统可以跟踪到每秒_____次的中断请求。
A．N/(n×x+y) B. N/(x+y)×n C. Min(1/x, n/y)解： A4．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据就要占用一个____的时间。
A．指令周期 B. 机器周期C. 存储周期D. 总线周期解： C5．通道的功能是：（1）________，（2）______。
按通道的工作方式分，通道有______通道、_______通道和______通道三种类型。
解：（1）执行通道指令，组织外围设备和内存进行数据传输；（2）执行CPU的I/O指令，以及向CPU报告中断。
选择通道、字节多路通道、数组多路通道6．在教科书图8.7中，当CPU对设备B的中断请求进行服务时，如设备A提出请求，CPU能够响应中断吗？为什么？如果设备B一提出请求总能立即得到服务，问怎样调整才能满足此要求？解：（1）CPU不能响应中断（2）因为同级中断不能嵌套，而A、B设备属于同级中断（3）如果想要设备B一提出请求即能得到服务，则应该使设备B为最高优先级，这里可将设备 B单独接至3级IR，处于最高优先级。
8．设某机有5级中断：L0，L1，L2，L3，L4，其中断响应优先次序为：L0最高，L1次之，L4最低。
计算机组成原理(本全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
西安电子科技大学_计算机组成原理第7章输入输出IO系统_课件PPT
7.2 外部设备：习题
设一个磁盘盘面共有200个磁道，盘面总存储容量 60MB，磁盘旋转一周的时间为25ms，每磁道有8个扇 区，各扇区间有一间隙，磁头通过每个间隙需1.25ms。 则磁盘通道所需最大传输率是_____。
A. 10MB/s
B. 60MB/s
C. 83.3MB/s D. 20MB/s
14
7.3 I/O接口(I/O控制器)：习题
在统一编址的情况下，就I/O设备而言，其对应的I/O 地址说法错误的是_____。 A. 要求固定在地址高端 B. 要求固定在地址低端 C. 要求相对固定在地址的某部分 D. 可以随意在地址的任何地方
7 第 章 输入输出(I/O)系统
7.4 I/O方式
2021年9月3日 21:40:22
7.4 I/O方式
程序查询方式 实现简单；CPU与I/O设备只能串行工作。
程序中断方式 中断的基本类型 按中断源的位置： 内中断 外中断 如何得到中断服务程序的入口地址： 向量中断: 由中断事件自己提供(硬件向量法) 非向量中断：由CPU查询得到(软件查询法)
19
7.4 I/O方式
程序中断方式
中断的过程：
中断请求：由中断源发出
中断响应：每条指令执行阶段结束前，未屏蔽
断点保护（硬件完成） 中断判优
PUSH PSW 关中断: IF=0; TF=0
中断源识别
PUSH CS
获得中断服务程序首地址 PUSH IP
中断处理
PUSH regs STI （选） 中断处理
一台字符显示器的VRAM中存放的是_____。
A. 显示字符的ASCII码
B. BCD码
C. 字模
D. 汉字内码
计算机组成原理——输入输出（IO）系统考研题
计算机组成原理——输⼊输出（IO）系统考研题（⼀） I/O系统基本概念（⼆）外部设备1. 输⼊设备：键盘、⿏标2. 输出设备：显⽰器、打印机3. 外存储器：硬盘存储器、磁盘阵列、光盘存储器（三） I/O接⼝（I/O控制器）1. I/O接⼝的功能和基本结构2. I/O端⼝及其编址3．I/O地址空间及其编码（四） I/O⽅式1. 程序查询⽅式2. 程序中断⽅式中断的基本概念；中断响应过程；中断处理过程；多重中断和中断屏蔽的概念。
3. DMA⽅式DMA控制器的组成；DMA传送过程。
4. 通道⽅式（2009）22. 下列选项中，能引起外部中断的事件是A. 键盘输⼊B. 除数为0C. 浮点运算下溢出D. 访存缺页答案：A考点：内部中断和外部中断的区别外中断:I/O设备等来⾃主机外部设备的中断。
内中断：CPU内部的异常、例外、陷⼊内中断（2010）21、单级中断系统中，中断服务程序执⾏顺序是（）I保护现场II开中断III关中断IV保存断点V中断事件处理VI恢复现场VII中断返回A、I->V->VI->II->VIIB、III->I->V->VIIC、III->IV->V->VI->VIID、IV->I->V->VI->VII答案：A考点：单级中断的概念该题的⼀个特点是单级中断，不会出现多重中断的中断嵌套问题，由于是单级中断，断点也不需要保存了，CPU直接返回中断前的位置就可以了！同时关中断是由硬件⾃动实现的，并不属于中断服务程序。
⽽恢复断点、恢复现场之后需要开中断才能返回断点这⾥给出⼀般的中断处理的过程：22、假定⼀台计算机的显⽰存储器⽤DRAM芯⽚实现，若要求显⽰分辨率为1600*1200，颜⾊深度为24位，帧频为85HZ，现实总带宽的50%⽤来刷新屏幕，则需要的显存总带宽⾄少约为（ )A、245MbpB、979MbpsC、1958MbpsD、7834Mbps答案：D考点：1600*1200*24*85/0.51M约为106(2010)21．某计算机有五级中断L4 ~ L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0，Mi=1（0≤i≤4）表⽰对Li级中断进⾏屏蔽。
计算机组成原理(本全PPT)
用作固件存储，如BIOS、固件等。
外存储器
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
分类
机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
外存储器
应用
作为计算机的主要存储设备。
特点
容量大、价格低、速度慢、数据可长期保存。
外存储器
分类
CD、DVD和蓝光光盘等。
应用
用于数据备份和存储。
高速缓存(Cache)
址和控制信号。
总线按照传输信号类型可以分为 数据总线、地址总线和控制总线。
总线按照连接部件可以分为内部 总线和外部总线，内部总线连接 计算机内部各部件，外部总线连
接计算机与外部设备。
主板的结构与功能
主板的结构包括
处理器插座、内存插槽、扩展插槽、硬盘接口、电源接 口等。
主板的功能包括
提供各部件之间的连接，实现数据传输和控制信号传递 ；保障系统的稳定性和可靠性；提供系统扩展能力。
I/O数据传输方式
优点
CPU可以执行其他任务，适用于高速I/O 设备。
VS
缺点
需要设置中断控制器，实现起来较为复杂 。
I/O数据传输方式
优点
CPU不直接参与数据传输，适用于大数据块 传输。
缺点
需要设置DMA控制器，成本较高。
I/O设备控制方式
要点一
优点
简单、易于实现。
要点二
缺点
CPU效率低下，适用于慢速I/O设备。
计算机组成原理(本全ppt)
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出系统(I/O) • 总线与主板 • 计算机系统性能评价与优化
01
计算机系统概述
计算机的发展历程
计算机组成原理习题 第八章输入输出系统
第八章输入输出系统一、填空题；1.直接内存访问（DMA）方式中，DMA控制器从CPU完全接管对的控制，数据交换不经过CPU,而直接在内存和之间进行。
2.通道是一个特殊功能的，它有自己的专门负责数据输入输出的传输控制。
3.并行I/O接口和串行I/O接口是目前两个最具有权威性的标准接口技术。
4.在计算机系统中，CPU对外围设备的管理，除了程序查询方式、程序中断方式外，还有方式、方式和方式。
5.程序中断方式控制输入输出的主要特点是，可以使A 和B 并行工作。
6.DMA控制器按其A 结构，分为B 型和C 型两种。
7.通道是一个特殊功能的A ，它有自己的B 专门负责数据输入输出的传输控制，CPU只负责C 功能。
8.通道有三种类型：A 通道、B 通道、C 通道。
9.二、选择题：1.下面有关“中断”的叙述，______是不正确的。
A.一旦有中断请求出现，CPU立即停止当前指令的执行，转而去受理中断请求B.CPU响应中断时暂停运行当前程序，自动转移到中断服务程序C.中断方式一般适用于随机出现的服务D.为了保证中断服务程序执行完毕以后，能正确返回到被中断的断点继续执行程序，必须进行现场保存操作2.中断向量地址是______。
A. 子程序入口地址B. 中断服务例行程序入口地址C. 中断服务例行程序入口地址的地址D. 主程序返回地址3.在数据传送过程中，数据由串行变并行或由并行变串行，其转换是通过______。
A. 移位寄存器B. 数据寄存器C. 锁存器D. 指令寄存器4.下述I/O控制方式中，主要由程序实现的是______。
A. PPU(外围处理机)方式B. 中断方式C. DMA方式D. 通道方式5.采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用______的时间。
A. 一个指令周期B. 一个机器周期C. 一个时钟周期D. 一个存储周期6.发生中断请求的条件是______。
A. 一条指令执行结束B. 一次I/O操作开始C. 机器内部发生故障D. 一次DMA操作开始7.中断向量地址是______。
计算机组成原理(第七章 输入输出系统
第七章输入输出系统第一节基本的输入输出方式一、外围设备的寻址1．统一编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等与内存单元一样看待，将它们和内存单元联合在一起编排地址，用访问内存的指令来访问输入输出设备接口的某个寄存器，从而实现数据的输入输出。
2．单独编址：将输入输出设备中控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器单独编排地址，用专门的控制信号进行输入输出操作。
3．CPU与外围设备进行通信有三种类型：（1）CPU向外围设备发出操作控制命令。
（2）外围设备向CPU提供状态信息。
（3）数据在CPU与外围设备之间的传递。
历年真题1．对外设统一编址是指给每个外设设置一个地址码。
（2002年）【分析】CPU与外设之间的信息传送是通过硬件接口来实现的，各种外设的硬件接口上又都包含有多个寄存器，如控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等。
统一编址是将外设接口上的各种寄存器等同于内存储器的存储单元，通过使用访问内存单元的指令来访问外设接口上的各个寄存器，这样就可以使用访存指令来访问外设，输入输出操作简单，程序设计比较简便。
由于外设接口上的寄存器种类和数量通常不止一个，所以一个外设至少对应一个以上的内存地址。
【答案】对外设统一编址是将外设接口上的寄存器等同内存单元，给每个外设设置至少一个地址码。
二、外围设备的定时1．外围设备的定时方式有异步传输方式和同步定时方式两种。
2．实现输入输出数据传输的方式主要有：程序控制方式、直接存储访问（DMA）方式、通道方式。
程序控制方式又可分为程序查询方式和中断方式两种。
历年真题1．对I/O数据传送的控制方式，可分为程序中断控制方式和独立编址传送控制方式两种。
（2001年）【分析】对1/O数据传送的控制方式，可分为程序直接控制方式、程序中断控制方式、DMA控制方式、通道控制方式等。
程序中断控制方式只是其中的一种方法，独立编址是指对1/O设备的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等单独进行地址编排，使用专门的指令对其进行操作，可用在各种数据传送的控制方式中。
《计算机组成原理》8-输入输出系统
允许中断３
INTA &
&
&
允许中断４ &
&
&
&
1
1
1
1
INTR1
INTR2
INTR3
（ b） 串 行 优 先 链 中 断 排 队 线 路
INTR4
&
至下一级
≥1
INT
程序中断方式
2、中断的处理过程
✓ 软件排队的基本做法是：当CPU访问到 INT0
中
有中断请求时，则保留好中断断点后立
断 服
即进入软件排队程序的入口。从最高优
✓ 中断排队的实现 可以用硬件排队或软件排队两种方法来实现
➢ 硬件排队方式 硬件排队的基本特点是，优先级别高的中断源提出中 断请求后，就自动封锁优先级别较低的中断源的中断请求
➢ 软件排队方式 软件排队是通过编写查询程序实现的。
程序中断方式
2、中断的处理过程
➢ 硬排队方式 I N T R0
INTR1 1
程序直接控制方式
2、条件传送方式
✓ 通过程序查询接口中的状态来控制数据传送的方式，也被称为程序查询 方式。
✓ 程序查询方式中，在执行一次有效的数据传送操作之前，必须对外部设 备的状态进行查询，如果外部设备准备就绪，才能执行数据传送操作。
程序直接控制方式
2、条件传送方式
检查状态标记
N 准备就绪？ Y 执行数据传送
I/O接口
1、接口的概念
✓ 介于主机与外部设备之间的一种缓冲电路称为I/O接口电路，简称I/O接口
（Interface）
✓ 对于主机，I/O接口提供了外部设备的工作状态及数据；对于外部设备，I/O
计算机专业基础综合计算机组成原理（输入输出系统）模拟试卷2
计算机专业基础综合计算机组成原理（输⼊输出系统）模拟试卷2计算机专业基础综合计算机组成原理（输⼊输出系统）模拟试卷2(总分：44.00，做题时间：90分钟)⼀、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)1.早期微型机中，不常⽤的I／O信息交换⽅式是( )。
A.程序查询⽅式B.中断⽅式C.DMA⽅式D.通道⽅式√2.中断向量可提供( )。
A.被选中设备的地址B.传送数据的起始地址C.中断服务程序⼊⼝地址√D.主程序的断点地址3.为了便于实现多级中断，保存现场信息最有效的⽅法是采⽤( )。
A.通⽤寄存器B.堆栈√C.存储器D.外存4.硬中断服务程序的末尾要安排⼀条指令IRET，它的作⽤是( )。
A.构成中断结束命令B.恢复断点信息并返回√C.转移到IRET的下⼀条指令D.返回到断点处5.Pentium相在实模式下⽀持( )个中断源，在保护模式下⽀持256个中断和异常。
A.128B.256 √C.512D.10246.采⽤DMA⽅式传送数据时，每传送⼀个数据就要占⽤⼀个( )时间。
A.指令周期B.机器周期C.存储周期√D.总线周期7.在中断周期中，将允许中断触发器置“0”的操作由( )完成。
A.硬件B.关中断指令√C.开中断指令D.软件8.下列陈述中，正确的是( )。
A.磁盘是外部存储器，和输⼊／输出系统没有关系B.对速度极慢或简单的外围设备可以不考虑设备的状态直接进⾏接收数据和发送数据√C.从输⼊／输出效率分析，DMA⽅式效率最⾼、中断⽅式次之、程序查询⽅式最低，所以才有DMA⽅式淘汰中断⽅式、中断⽅式淘汰程序查询⽅式的发展过程D.在程序查询⽅式、中断⽅式中需要组织I／O接⼝，⽽DMA⽅式和通道⽅式就不需要了9.下列陈述中，正确的是( )。
A.在程序查询⽅式的优点是简单，不需要考虑优先级问题B.优先级是中断排队链中的位置顺序，因此在构造系统时需要⾸先考虑系统的效率合理地安排优先级C.单级中断不⽀持中断嵌套，所以没有优先级的问题D.优先级是外设所代表的事件的性质√10.下列陈述中，正确的是( )。
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5.5
至低一级 的排队器 来自高一级 的排队器
⑦ ⑥
Q D
INTR
1
Q
MASK
Qห้องสมุดไป่ตู้
⑤
中断查询
&
②
Q
启动命令
①
命令译码
Q
启动设备
D
&
1 0
0 1
B ④
设备工作 结束
地址线 数据线
SEL 设备选择电路 DBR
③ 输入数据
五、中断服务程序流程
1. 中断服务程序的流程
(1) 保护现场
程序断点的保护 中断隐指令完成 寄存器内容的保护 进栈指令
5.6 DMA 方式
一、DMA 方式的特点
1. DMA 和程序中断两种方式的数据通路
中断方式数据传送通路 输入指令
主 存
CPU
中断接口
I/O 设 备
ACC
DMA 接口 输出指令 DMA方式数据传送通路
2. DMA 与主存交换数据的三种方式
(1) 停止 CPU 访问主存
5.6
控制简单 CPU 处于不工作状态或保持状态
5.5
用 关中断 指令将 EINT 置“ 0” 或硬件 自动复位 (2) 时间 当 D = 1（随机）且 MASK = 0 时
在每条指令执行阶段的结束前 CPU 发 中断查询信号（将 INTR 置“1”）
2. I/O 中断处理过程
⑧
向量地址 中断响应 INTA 中断请求
以输入为例
设备编码器 排队器
5.3
2. 按功能 选择的灵活性 分类
Intel 8255、 Intel 8251 不可编程接口 Intel 8212
3. 按 通用性 分类
通用接口
专用接口 中断接口 DMA 接口
Intel 8255、 Intel 8251 Intel 8279、 Intel 8275
Intel 8259 Intel 8257
一、概述
为什么要设置接口？
1. 实现设备的选择 2. 实现数据缓冲达到速度匹配
3. 实现数据串
4. 实现电平转换 5. 传送控制命令
并格式转换
6. 反映设备的状态 （“忙”、“就绪”、“中断请求”）
二、接口的功能和组成
1. 总线连接方式的 I/O 接口电路
5.3
I/O总线
(1) 设备选择线
数 据 线 I/O 接口 设备
设备编码器 排队器
Q Q
INTR
1
MASK
中断查询
&
命令译码
启动命令
Q
D
SEL 设备选择电路 DBR
Q
启动设备
B
设备工作 结束 输入数据
&
地址线 数据线
四、I/O 中断处理过程
1. CPU 响应中断的条件和时间
(1) 条件 允许中断触发器 EINT = 1 用 开中断 指令将 EINT 置 “1”
未准备就绪
检查状态
出错
否
完成否 是
2. 程序中断方式
I/O 工作
自身准备 CPU 不查询
5.1
与主机交换信息 CPU 暂停现行程序
CPU 和 I/O 并行工作
现行程序
启动 I/O设备
…
中 断 服 务 程 序
没有踏步等待现象 中断现行程序
…
K K+1
…
程序中断方式流程
CPU 向 I/O 发读指令 CPU 做其他事情 CPU 读 I/O 状态 检查状态 未错 从 I/O 接口中读一个字到CPU 中断请求 I/O 出错 CPU CPU I/O
第５章 输入输出系统
5.1 概述
5.2 外部设备
5.3 I/O接口
5.4 程序查询方式 5.5 程序中断方式
5.6 DMA方式
5.1 概 述
一、输入输出系统的发展概况
1. 早期
分散连接 CPU 和 I/O设备 串行 工作 程序查询方式
2. 接口模块和 DMA 阶段
总线连接 CPU 和 I/O设备 并行 工作 中断方式 DMA 方式
未充分发挥 CPU 对主存的利用率
主存工作时间 t
CPU控制 并使用主存
DMA控制 并使用主存 DMA不工作
CPU不执行程序
DMA工作
DMA不工作
(2) 周期挪用（或周期窃取）
(2) 非击打式
激光（逐页）喷墨（逐字）
四、其他
1. A/D、D/A
5.2
模拟/数字（数字/模拟）转换器
2. 终端
由键盘和显示器组成
完成显示控制与存储、键盘管理及通信控制 3. 汉字处理 汉字输入、汉字存储、汉字输出
五、多媒体技术
1. 什么是多媒体
2. 多媒体计算机的关键技术
5.3 I/O 接 口
保存CPU
设置计数值
设置主存缓冲区首址
5.4
寄存器内容
启动外设 准备好？ 是 否
传送一个数据 修改主存地址 修改计数值 未完
传送完？ 完
结束I/O传送
二、程序查询方式的接口电路
以输入为例
数据线
5.4
③ 输入数据
⑥
DBR
准备就绪 ⑤
Q
② B
Q
D 1 0
启动设备
启动命令 ① &
0 1 ④
设备工作 结束
状 态 线
(2) 数据线
(3) 命令线 (4) 状态线
命 设 令 备 线 选 择 线
I/O 接口
设备
2. 接口的功能和组成
功能
选址功能 传送命令的功能
5.3
组成
设备选择电路 命令寄存器、命令译码器
传送数据的功能
反映设备状态的功能 完成触发器 D
数据缓冲寄存器
设备状态标记
工作触发器 B
中断请求触发器 INTR 屏蔽触发器 MASK
地址线
SEL
设备选择电路
5.5 程序中断方式
一、中断的概念
…
入口1
K K+1
中 断 服 务 程 序 1
入口2
…
Q Q+1
中 断 服 务 程 序 2
…
二、I/O 中断的产生
以打印机为例
执行主程序
5.5
继续执行主程序 中 断 返 回 响 应 中 断 传送 数据
CPU 与打印机并行工作
中 断 返 回
继续执行主程序
二、输入设备
1. 键盘
5.2
按键
判断哪个键按下 将此键翻译成 ASCII 码 （编码键盘法）
2. 鼠标
机械式 光电式 3. 触摸屏 金属球 电位器 光电转换器
三、输出设备
1. 显示器
(1) 字符显示 (2) 图形显示 (3) 图像显示 字符发生器 主观图像 客观图像
5.2
2. 打印机
(1) 击打式 点阵式（逐字、逐行）
5.1
“Ready” “Strobe”
I/O 设 备
串行
命令字 起 始 位
数据字 011 0 1 000
命令字
9.09 ms
终 止 位
2× 9.09 ms
(3) 同步工作采用同步时标
5. I/O 设备与主机的连接方式
(1) 辐射式连接
外设 Ⅰ
5.1
主 机 (2) 总线连接
便于增删设备
每台设备都配有一套
MASK 中断屏蔽触发器 MASK = 1 被屏蔽
Q
D
受设备本身控制
D 完成触发器
2. 排队器
在接口电路中（链式排队器） 硬件 在 CPU 内（详见第八章） 排队 软件 详见第八章
5.5
INTP1´ 1 &
INTP2´ 1 &
INTP3´ 1 &
INTP4´ 1 &
INTR1
INTR2
INTR3
INTR4
5.5
(2) 中断服务
对不同的 I/O 设备具有不同内容的设备服务
(3) 恢复现场 (4) 中断返回
出栈指令，恢复寄存器的内容 中断返回指令，返回到源程序的断点处
2. 单重中断和多重中断
单重 中断 不允许中断 现行的 中断服务程序 多重 中断 允许级别更高 的中断源 中断 现行的 中断服务程序
3. 单重中断和多重中断的服务程序流程
三、I/O 设备与主机的联系方式
1. I/O 设备编址方式
(1) 统一编址 (2) 不统一编址 用取数、存数指令 有专门的 I/O 指令
5.1
2. 设备寻址
用设备选择电路识别是否被选中
3. 传送方式
(1) 串行 (2) 并行
4. 联络方式
(1) 立即响应 (2) 异步工作采用应答信号 并行
CPU I/O 接 口
单重
取指令 执行指令 中断否？
是
5.5
否
多重
取指令 执行指令
否
中断否？
是
中 断 周 期 中 断 服 务 程 序
中断响应 程序断点进栈 关中断 向量地址 PC
中 断 周 期 中 断 服 务 程 序
中断响应 程序断点进栈 关中断 向量地址 PC
保护现场 设备服务 恢复现场 开中断 中断返回
保护现场 开中断 设备服务 恢复现场 中断返回
5.1
I/O 设备工作
准备就绪
I/O
CPU
CPU
主存
从 CPU 向主存写入一个字
否 完成否？ 是
3. DMA 方式
主存和 I/O 之间有一条直接数据通道 不中断现行程序 周期挪用（周期窃取）