计算机组成原理学习笔记第8章I/O系统 8.1 I/O系统概述

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1.输入/输出系统的组成

◆ 外部设备、接口部件、总线以及相应的管理软件统称为计算机的输入/输出系统,简称I/O系统
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2.I/O系统的基本功能

◆ 完成计算机内部二进制信息与外部多种信息形式间的交流;
◆ 保证CPU能够正确选择输入输出设备并实现对其控制,传输大量
数据、 避免数据出错;;
◆ 利用数据缓冲、选择合适的数据传送方式等,实现主机与外设间
速度的匹配

3.I/O系统的特点

1️⃣异步性:外围设备相对于处理机通常是异步工作的;

2️⃣实时性:当外围设备与处理机交互时,由于设备的类型不同,它们的工
作步调是不同的,处理机必须按照不同设备所要求传送方式和传输速率
不失时机地为设备提供服务,这就要求实时性控制;

3️⃣与设备无关性:各种外部设备必须根据其特点和要求选择一种标准接口
和处理机进行连接,它们之间的差别必须由设备本身的控制器通过硬件
和软件来填补;这样,处理机本身无须了解外设的具体细节,可以采用
统一的硬件和软件对其管理。

4.输入/输出设备同CPU交换数据的过程

(1) 输入过程
①CPU把一个地址值放在地址总线上,这一步将选择某一输入设备;

②CPU等候输入设备的数据成为有效;

③CPU从数据总线读入数据,并放在一个相应的寄存器中。

(2) 输出过程
①CPU把一个地址值放在地址总线上,选择输出设备;

②CPU把数据放在数据总线上;

③输出设备认为数据有效,从而把数据取走。

5.I/O系统的性能

①按照主要完成的工作可以分为以下二类:
1️⃣存储I/O
2️⃣通信I/O
在这里插入图片描述
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I/O系统的性能对CPU的性能有很大的影响,若两者的性能不匹
配,I/O系统就有可能成为整个系统的瓶颈。

②评价I/O系统性能的主要参数:
连接特性:哪些I/O设备
可以和计算机系统相连接
I/O系统的容量:I/O系统
可以容纳的I/O设备数
响应时间和吞吐率等

1️⃣系统的响应时间:从用户输入命令开始,到得到结果所花费的时间
由I/O系统的响应时间和CPU的处理时间两部分构成,
单位通常用(s)表示。

2️⃣I/O的吞吐率: 单位时间完成的I/O操作次数,单位通常用IOP表示。

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笔记内容学习资料:计算机组成原理微课版(谭志虎、秦磊华等编著)
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