输入输出接口

输入输出接口

常见的I/O接口： 南桥（现在叫PCH）、显卡

I/O接口

• 作用：
  • 数据缓冲
    • 解决CPU和外设之间的速度差距
  • 提供联络信息
    • 协调与同步数据交换过程
  • 信号与信息格式的转换
    • 模/数、数/模转换，串/并、并/串转换，电平转换
  • 设备选择
  • 中断管理
  • 可编程功能
• 通讯： 需要“握手（Handshaking）信号”：总是成对出现，在数据传送中起着定时协调与联络作用。采用“握手”方式的数据传送，每一过程必须都有应答，彼此进行确认。
  • 输出：并行数据输出（外设>IO接口）、输出准备好（外设>IO接口）、输出回答（IO接口>外设）
  • 输入：并行数据输入（IO接口>外设）、输入准备好（IO接口>外设）、输入回答（外设>IO接口）

直接存储器访问，Direct Memory Access (DMA)，辅助CPU, 控制 I/O接口 与 存储器

• 特点：
  • 数据传送过程不需要CPU干预（不需要执行程序指令）
  • 由专门硬件控制电路控制，进行外设与存储器间直接数据传送
  • 该专门硬件控制电路称为DMA控制器，简称DMAC
• 自带DMA控制器：网卡、显卡、声卡、硬盘

输入输出的控制方式

• I/O控制方式: 指的主机与外设之间的数据传送控制方式

程序（指CPU）控制方式

• 1、无条件传送方式
  • 假定外设已经准备好
  • CPU直接使用指令与外设传送数据
  • 不查询外设的工作状态
  • 优点：控制程序简单
  • 缺点：只适用于简单外设的操作
• 2、程序查询传送方式
  • CPU通过执行一段程序，不断查询外设的工作状态
  • 在确定外设已经准备就绪时，才进行数据传送
  • 优点：比无条件传送方式准确和可靠
  • 缺点：查询外设状态占用了大量的时间

中断控制

• 优点
  • CPU可以和外设并行工作，提高了工作效率
  • 外围设备具有申请服务的主动权
  • 一定程度上满足了I/O处理的实时性要求
• 缺点
  • 外设和存储器之间的数据交换仍由CPU承担
  • 使用数据传送指令，占用了宝贵的CPU运算资源数据要经过CPU中的通用寄存器中转，过程冗长 （注：程序查询方式同样有这些缺点）
  • 进入和退出中断服务程序，需要额外的指令

直接存储器访问(DMA)方式

• 基本步骤,以 外设 往 存储器（M, Memory） 写 的输入为例。
  • 1、CPU设置DMAC内部配置寄存器
    • 相关参数：
      • 源地址的初始值及传送时的地址增减方式
      • 目的地址的初始值及传送时的地址增减方式
      • 待传送数据的长度，根据需要设置，亦可不设置
  • 2、DMAC处于空闲等待状态
  • 3、I/O接口向DMAC发出DMA传送申请
  • 4、DMAC响应I/O接口的申请
  • 5、DMAC向I/O接口发起总线读传输
  • 6、DMAC向存储器（M, Memory）发起总线写传输
  • 7、重复5~6直到本次DMA传送完成
  • 8、返回2，等待下一次DMA传送申请

by 斯武丶风晴 https://my.oschina.net/langxSpirit