这里写目录标题
- I/O系统演变过程
- I/O系统的基本组成
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- I/O软件
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- I/O指令
- 通道指令
- I/O硬件
- 输入输出
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- 外部设备
- 键盘
- 鼠标
- 显示器分类
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- 阴极射线管（CRT）显示器
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- 字符显示器
- 液晶显示器（LCD)
- 打印机的分类
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- 按印字原理分类
- 按打印机工作方式不同
- 按工作方式分类
- I/O接口
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- 接口和端口
- I/O端口及其编址
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- 统一编址
- 独立编制
- I/O接口分类
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- 按数据传送方式分类
- 按主机访问I/O设备的控制方式分类
- 按功能选择的灵活性分类
- I/O方式
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- 程序中断方式
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- 工作流程:
- 中断判优
- 中断的优先级
- 中断隐指令的主要任务
- 中断服务程序的主要任务
- 单重中断和多重中断
输入输出
外部设备
也称外围设备，是除了主机以外（CPU和主存）的、能直接或间接与计算机交换信息的装置。
输入设备：键盘，鼠标等
输出设备：打印机，显示屏等
外存设备：光盘，硬盘等
键盘
键盘输入信息可分为3个步骤:
①查出按下的是哪个键;
②将该键翻译成能被主机接收的编码，如ASQII码;
③将编码传送给主机。
鼠标
鼠标可分为机械式和光电式
工作原理:
当鼠标在平面上移动时，其底部传感器把运动的方向和距离检测出来，从而控制光标做相应运动。
显示器分类
按显示设备所用的显示器件分类：
- 阴极射线管（CRT）显示器
- 液晶显示器（LCD)
- LED显示器
按所显示的信息内容分类:
字符显示器
图形显示器
图像显示器
显示器的五个指标
屏幕大小：对角线的长
分辨率：像素个数，屏幕上的每一个光点就是一个像素
灰度级：黑白显示器的像素点的亮暗差别，在彩色显示器中表现为颜色的不同，灰度级越高图像越清晰
刷新：对显示屏上的点重新亮。
显示存储器（VRAM）：也称刷新存储器
VRAM容量=分辨率灰度级位数
VRAM带宽=分辨率灰度级位数*帧频
阴极射线管（CRT）显示器
CRT显示器主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、高压石墨电极和荧光粉涂层及玻璃外壳5部分组成。具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短等目前LCD难以超过的优点。
按显示信息内容不同可分为：字符显示器，图形显示器，图像显示器
按扫描方式分：光栅扫描显示器（每行都扫描），随机扫描显示器（只扫描有显示的部分）
字符显示器
显示字符的方法以点阵为基础。点阵是指由m×n个点组成的阵列。点阵的多少取决于显示字符的质量和字符窗口的大小。
字符窗口是指每个字符在屏幕上所占的点数，它包括字符显示点阵和字符间隔。
将点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出某个字符的点阵，按照点阵中0和1代码不同控制扫描电子束的开或关，从而在屏幕上显示出字符。对应于每个字符窗口,所需显示字符的ASCI代码被存放在视频存储器VRAM中，以备刷新。
液晶显示器（LCD)
原理:利用液晶的电光效应，由图像信号电压直接控制薄膜晶体管，再间接控制液晶分子的光学特性来实现图像的显示。
特点:体积小、重量轻、省电、无辐射、绿色环保、画面柔、不伤眼等。
打印机的分类
按印字原理分类
击打式打印机:利用机械动作使印字机构与色带和纸相撞而打印字符
优:设备成本低，印字质量好
缺:噪声大，速度慢
非击打式打印机:采用电、磁、光、喷墨等物理、化学方法来印刷字符
优:速度快，噪声小
缺:成本高
按打印机工作方式不同
串行打印机:逐字打印，速度慢
行式打印机:逐行打印，速度快
按工作方式分类
针式打印机
原理:在联机状态下，主机发出打印命令，经接口、检测和控制电路，间歇驱动纵向送纸和打印头横
向移动，同时驱动打印机间歇冲击色带，在纸上打印出所需内容。
特点:针式打印机擅长“多层复写打印”，实现各种票据或蜡纸等的打印。它工作原理简单，造价低
廉，耗材（色带）便宜，但打印分辨率和打印速度不够高
喷墨式打印机
原理:带电的喷墨雾点经过电极偏转后，直接在纸上形成所需字形。彩色喷墨打印机基于三基色原理，
即分别喷射3种颜色墨滴，按一定的比例混合出所要求的颜色。
特点:打印噪声小，可实现高质量彩色打印，通常打印速度比针式打印机快;但防水性差，高质量打
印需要专用打印纸。
激光打印机
原理:计算机输出的二进制信息，经过调制后的激光束扫描，在感光鼓上形成潜像，再经过显影、转
印和定影，便在纸上得到所需的字符或图像。
特点:打印质量高、速度快、噪声小、处理能力强;但耗材多、价格较贵、不能复写打印多份，且对
纸张的要求高。激光打印机是将激光技术和电子显像技术相结合的产物。感光鼓（也称为硒鼓)是激光打印机的核心部件。
I/O接口
接口可以看做两个部件之间的交接部分
I/O接口（I/O控制器）是主机和外设之间的交接界面，通过接口可以实现主机和外设之间的信息交换。
接口的功能(具体操作)
1.设备选址
2.传送命令
3.传送数据
4反映I/O设备的工作状态
CPU同外设之间的信息传送实质是对接口中的某些寄存器（即端口）进行读或写。
如传送数据是对数据端口DBR进行读写操作。以控制外设输入为例:
接口和端口
独立编制
I/O端口地址与存储器地址无关，独立编址CPU需要设置专门的输入/输出指令访问端口，又称I/O映射方式。
靠不同的指令区分内存和I/O设备。
优点:输入/输出指令与存储器指令有明显区别,程序编制清晰，便于理解。
缺点:输入/输出指令少，一般只能对端口进行传送操作，尤其需要CPU提供存储器读/写、I/O设备读/写两组控制信号，增加了控制的复杂性。
每个中断源向CPU发出中断请求的时间是随机的。
为了记录中断事件并区分不同的中断源，中断系统需对每个中断源设置中断请求标记触发器INTR，当其状态为“1″时，表示中断源有请求。
这些触发器可组成中断请求标记寄存器，该寄存器可集中在CPU中，也可分散在各个中断源中。
对于外中断，CPU是在统一的时刻即每条指令执行阶段结束前向接口发出中断查询信号，以获取l/O的中断请求，也就是说，CPU响应中断的时间是在每条指令执行阶段的结束时刻。
对于执行时间很长的指令，可在执行过程中设置若干个查询断点
CPU响应中断必须满足以下3个条件:
中断源有中断请求。
CPU允许中断即开中断。
一条指令执行完毕，且没有更紧迫的任务。
中断判优
中断判优既可以用硬件实现，也可用软件实现:
硬件实现是通过硬件排队器实现的，它既可以设置在CPU中，也可以分散在各个中断源中;软件实现是通过查询程序实现的。
中断的优先级
- 硬件故障中断属于最高级，其次是软件中断;
- 非屏蔽中断优于可屏蔽中断;
- DMA请求优于I/o设备传送的中断请求;
- 高速设备优于低速设备;
- 输入设备优于输出设备;
- 实时设备优于普通设备。
中断隐指令的主要任务
①关中断。在中断服务程序中，为了保护中断现场（即CPU主要寄存器中的内容）期间不被新的中断所打断，必须关中断，从而保证被中断的程序在中断服务程序执行完毕之后能接着正确地执行下去。
②保存断点。为了保证在中断服务程序执行完毕后能正确地返回到原来的程序，必须将原来程序的断点（即程序计数器（PC）的内容)保存起来。可以存入堆栈，也可以存入指定单元。
③引出中断服务程序。引出中断服务程序的实质就是取出中断服务程序的入口地址并传送给程序计数器(PC) 。
中断服务程序的主要任务
①保护现场
一是保存程序断点(PC)，已由中断隐指令完成;
二是保存通用寄存器和状态寄存器的内容，由中断服务程序完成。
可以使用堆栈，也可以使用特定存储单元。
②中断服务(设备服务)
主体部分，如通过程序控制需打印的字符代码送入打印机的缓冲存储器中。
③恢复现场
通过出栈指令或取数指令把之前保存的信息送回寄存器中。
④中断返回
通过中断返回指令回到原程序断点处。
单重中断和多重中断
程序中断的作用
- 实现CPU与I/O设备的并行工作。
- 处理硬件故障和软件错误。
- 实现人机交互，用户干预机器需要用到中断系统。
- 实现多道程序、分时操作，多道程序的切换需借助于中断系统。
- 实时处理需要借助中断系统来实现快速响应。
- 实现应用程序和操作系统（管态程序）的切换，称为“软中断”。
- 多处理器系统中各处理器之间的信息交流和任务切换。
DMA方式
在DMA方式中，当I/O设备需要进行数据传送时，通过DMA控制器(DMA接口)向CPU提出DMA传送请求，CPU响应之后将让出系统总线，由DMA控制器接管总线进行数据传送。
主要功能
传送前
接受外设发出的DMA请求，并向CPU发出总线请求。
CPU响应此总线请求，发出总线响应信号，接管总线控制权，进入DMA操作周期。
传送时
确定传送数据的主存单元地址及长度，并能自动修改主存地址计数和传送长度计数。
规定数据在主存和外设间的传送方向，发出读写等控制信号，执行数据传送操作。
传送后
向CPU报告DMA操作的结束。
DMA传送过程
DMA方式与中断方式
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来源：一个尚在学习的计算机小白
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