IO 系统
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概述
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.. image:: assets/IO设备的组成.png

外部设备大致分为三类

#. 人机交互设备。键盘、鼠标、打印机等
#. 计算机信息存储设备。磁盘、光盘、磁带等
#. 机 — 机 通信设备。调制解调器等

输入输出系统按以下阶段进行发展：

#. 早期 CPU 和 IO 设备串行工作，通过程序查询方式进行 IO 访问
#. 而后 CPU 与 IO 设备通过中断方式或者 DMA 方式并行工作
#. CPU 中加入通道结构
#. 具有 IO 处理机的阶段


IO 设备与主机信息传送的控制方式
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程序查询方式
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.. image:: assets/程序查询方式.png

程序查询方式最大的弊端在于在 IO 设备准备数据的阶段，CPU 在原地踏步等待，不断查询 IO 设备是否准备好数据

程序流程：

.. image:: assets/程序查询方式-程序流程.png

程序中断方式
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在程序中断方式中配置由中断请求触发器和中断屏蔽触发器。当中断屏蔽触发器 MASK 被置为1的时候，表示中断被屏蔽，所有可屏蔽中断将被屏蔽掉。当中断请求触发器，INTR 被置为1的时候，说明CPU接收到了中断请求。

.. important::

   CPU会在指令周期结束之后检查是否发生了中断

.. image:: assets/中断服务程序流程.png

.. image:: assets/程序中断方式.png

程序中断方式中，CPU 不存在踏步等待的情况

.. image:: assets/中断访问流程.png

.. image:: assets/单重中断和多重中断的服务程序流程.png

DMA 方式
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主存和 IO 之间有一条直接的数据通道，不中断现行程序。 DMA 方式周期窃取窃取的是存储周期

DMA 接口功能：

#. 向CPU申请DMA传送
#. 处理总线控制权的转交
#. 管理系统总线、控制数据传送
#. 确定数据传送的首地址和长度、修正传送过程中的数据地址和长度
#. DMA传送结束时，给出操作完成信号

.. image:: assets/DMA\ 接口组成.png

.. image:: assets/DMA\ 传送过程示意.png

.. image:: assets/数据传送过程（输出）.png

后处理的工作：

- 校验送入主存的数是否正确
- 是否继续用DMA
- 测试传送过程是否正确，错则转诊断程序由中断服务程序完成

DMA接口与系统的连接方式

.. image:: assets/具有公共请求线的DMA请求.png

.. image:: assets/独立的DMA请求.png

.. csv-table::
   :header: , 中断方式, DMA 方式

   数据传送    , 程序         , 硬件
   响应时间    , 指令执行结束   , 存取周期结束
   处理异常情况 , 能           , 不能
   中断请求    , 传送数据       , 后处理
   优先级      , 低           , 高





.. image:: assets/三种\ IO\ 工作效率的比较.png


从程序查询方式到 DMA 方式，IO 系统的自治能力越来越强

IO 接口的基本组成
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.. image:: assets/IO接口的基本组成.png

接口的类型：

   .. image:: assets/IO接口类型.png