前文導讀：
計算機組成原理第一章
計算機組成原理第三章
計算機組成原理第四章
一、概述
1）輸入輸出系統的發展
輸入輸出系統發展共經歷4個階段：
早期階段→介面模塊和DMA階段→通道階段→I/O處理機階段
1.早期階段：CPU和外設分散連接、串行作業、耦合性強，機器速度慢、價格高，
2.介面模塊和DMA階段：具有總線模式，主機通過各種介面連接外設，具有中斷或DMA功能，
3.通道階段：
通道是用來負責管理I/O設備以及實作主存與I/O設備之間交換資訊的部件，可視為從屬于CPU的專用處理器，
通道具有專門指令，能獨立執行由通道指令撰寫的輸入輸出程式，
4.I/O處理機階段： 外圍處理機又稱為I/O處理機，獨立于主機作業，除了具備通道功能之外，還具備碼制轉換、格式處理、資料校驗等功能，
2）輸入輸出系統的組成
輸入輸出系統由I/O軟體和I/O硬體組成兩部分組成，
3）I/O設備與主機的聯系方式
I/O設備編址方式：
統一編址： I/O占用存盤器地址空間，無須專門的I/O指令，減少了存盤器最大容量，采用不同地址碼來區分訪問物件，
獨立編址： I/O地址與存盤器地址分開，采用專門指令來訪問I/O，不占用主存容量，采用不同指令形式來區分訪問物件，
設備尋址：每臺設備都有設備號，啟動設備時，由I/O指令的設備碼欄位直接指出設備號，經介面中的設備選擇電路選中設備，
傳送方式：
并行：多位同時傳送，需要多條資料線，速度快，
串行：一條資料線和一條地線，逐位傳送，速度慢，適用于遠距離傳送，
4）I/O設備與主機資訊傳送控制方式
程式查詢方式：CPU和I/O串行作業， I/O作業時CPU原地踏步，
中斷方式：CPU和I/O部分并行作業，在中斷服務子程式中完成資料的傳送，
中斷程式消除了CPU原地踏步的情況，但是，CPU在回應中斷請求后，必須暫停現程式，轉而去執行中斷服務子程式，消耗了CPU資源，并且，中斷處理程序是有開銷的，
DMA方式：在主存和I/O之間建立資料傳送的直接通道，由DMA控制器來完成資訊傳送，不需要中斷CPU的運行，進一步提高了CPU和I/O的并行程度，
周期竊取：若出現DMA和CPU同時訪問主存，CPU總是將總線占有權讓給DMA，通常把DMA的這種占有稱為竊取或挪用，竊取的時間一般是一個存取周期，所以稱為竊取周期，
三種方式比較：
通道方式：
外圍處理機方式：
二、I/O設備
三、I/O介面
介面可以看做兩個系統或部件之間的交接部分，它既是兩種硬體設備之間的連接電路，也可以看做兩個軟體之間的共同邏輯邊界，
每一臺I/O設備都是通過I/O介面掛到系統總線上的，I/O總線包括資料線、設備選擇線、命令線和狀態線，
I/O介面的基本組成
資料線：資料線是I/O設備與主機之間資料代碼的傳輸線，
設備選擇線：設備選擇線是用來傳送設備碼的，
命令線：命令線主要是用以傳輸CPU向設備發出的各種命令信號，
狀態線：狀態線是將I/O設備的狀態向主機報告的信號線，
程式查詢方式
程式查詢方式的核心問題在于每時每刻需不斷查詢I/O設備是否準備就緒，
傳送一個資料的流程
程式中斷方式
中斷 ：計算機在執行程式的程序中，當出現例外情況或特殊請求時，CPU停止現行程式的運行，轉向對這些例外情況或特殊請求的處理，處理結束后再回傳到現行程式的斷點處，繼續執行原程式，這就是中斷，
中斷介面電路：
INTR 中斷請求觸發器 INTR=1有請求
MASK中斷屏蔽觸發器 MASK=1被屏蔽
D 完成觸發器
例題：結合程式中斷方式，簡要說明I/O設備向CPU提出中斷請求的條件
沒有中斷屏蔽信號mask=0,收到來自CPU中斷查詢，d觸發器為1，設備作業結束
程式中斷方式介面電路的基本組成
CPU回應中斷的條件和時間
條件：CPU允許中斷：中斷允許觸發器EINT=1，（開中斷、關中斷指令可以改變EINT）
相關中斷的掩碼（MASK）為0
時間：每條指令執行結束（CPU發出中斷查詢信號（將INTR置1））
中斷處理的五個階段：
中斷請求：INTR
中斷判優：鏈式排隊
中斷回應：INTA，得到中斷號
中斷服務：根據中斷號查中斷向量表，得到中斷入口地址，跳轉到中斷服務程式
中斷回傳：從中斷服務程式中回傳到源程式繼續執行
中斷服務程式流程
保護現場
斷點保護： 中斷隱指令完成
保存暫存器值：進堆疊指令
中斷服務：（視情形開中斷）
恢復現場
出堆疊指令
中斷回傳
中斷回傳指令
單重中斷與多重中斷
單重中斷：不允許中斷現行的中斷服務程式
多重中斷（中斷嵌套）：允許更高級別的中斷源中斷現行的中斷服務程式
DMA方式
DMA訪問主存有三種可能：
CPU此時不訪存：總線立刻交給DMA
CPU此時正訪存：CPU訪存結束后總線立刻交DMA
CPU與DMA同時請求訪存：總線交DMA
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