输入输出技术
编址方法
计算机系统中存在多种 内存与接口地址的编址方法,常见的是下面两种:
内存与接口地址独立编制方法
内存地址和接口地址是 完全独立的两个地址空间。访问数据时所使用的指令也完全不同,用于接口的指令只用于接口的读/写,其余的指令全都是用于内存的。
因此,在编程序或读程序时很易使用和辨认。这种编址方法的缺点是用于接口的指令太少、功能太弱。
内存与接口地址统一编址方法
内存地址和接口地址 统一在一个公共的地址空间里,即内存单元和接口 共用地址空间,优点是原则上用于内存的指令全都可以用于接口,这就大大地增强了对接口的 操作功能,而且在指令上也不再区分内存或接口指令。该编址方法的 缺点就在于整个地址空间被分成两部分,其中一部分分配给接口使用,剩余的为内存使用,这经常会导致内存区域不连续。
计算机与外设间的数据交互方式
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程序控制(查询)方式:CPU 主动查询外设是否完成数据传输,效率极低。
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程序中断方式:外设完成数据传输后,向 CPU 发送中断,等待 CPU 处理数据,效率相对较高。中断响应时间指的是从发出中断请求到进入中断处理程序;中断处理时间指的是从中断处理开始到中断处理结束。中断向量提供中断服务程序的入口地址。多级中断嵌套,使用堆栈来保护断点和现场。
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DMA 方式(直接主存获取):CPU 只需要完成必要的初始化等操作,数据传输的整个过程都由 DMA 控制器来完成,在主存和外设之间建立直接的数据通路,效率很高。
在一个总线周期结束后,CPU 会响应 DMA 请求开始读取数据;CPU 响应程序中断请求是在一条指令执行结束时。DMA 请求相当于是建立一个通道,是一个总线周期
总线结构
总线(Bus),是指 计算机设备和设备之间传输信息的公共数据通道。总线是连接计算机硬件系统内多种设备的通信链路,它的一个重要特征是 由总线上的所有设备共享,因此可以将计算机系统内的多种设备连接到总线上。
从广义上讲,任何连接两个以上电子元器件的导线都可以称为总线,通常分为以下三类:
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内部总线:内部芯片级别的总线,芯片和处理器之间通信的总线。
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系统总线:是板级总线,用于计算机内各部分之间的连接,具体分为 数据总线(并行传输数据位)、地址总线(系统可管理的内存空间大小)、控制总线(传送控制命令)。代表的有 ISA、EISA、PCI 总线。
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外部总线:设备一级的总线,微机和外部设备的总线。代表的有 RS232(串行总线)、SCSI(并行总线)、USB(通用串行总线、即插即用,支持热插拔)。
总线周期、总线宽度
总线周期:CPU 完成一次完整的数据传输所需要的时间,包括地址阶段、数据阶段以及其它可能的操作。
总线宽度:CPU 与其它部件的数据总线的位宽,即同时能传输数据的位数。
时钟频率 、时钟周期
时钟频率是指计算机内部时钟发生器产生的信号频率,用来同步计算机内部的各种操作。时钟频率决定了计算机内部操作的速度,通常以赫兹(Hz) 为单位。
频率表示每秒钟发生的周期性时间的数量。K、M、G 之间的关系是 1000 的倍数。
时钟周期是指一个时钟周期持续的时间,它是时钟频率的倒数。如果时钟频率是以赫兹为单位,那么时钟周期就是以秒为单位。