简述i/o接口的基本功能有哪些

i/o接口的基本功能有:1、进行端口地址译码设备选择;2、向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码;3、进行定时和相应时序控制等。进行端口地址译码设备选择是指,通过地址译码选取接口寄存器。

一、i/o接口的基本功能

  1. 进行端口地址译码设备选择。
  2. 向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码。
  3. 进行定时和相应时序控制。
  4. 对传送数据提供缓冲,以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。
  5. 提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。提供有关电气的适配
  6. 还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换。

二、接口分类

I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和外围设备联系在一起,按照电路和设备的复杂程度,I/O接口的硬件主要分为两大类:

  1. I/O接口芯片:这些芯片大都是集成电路,通过CPU输入不同的命令和参数,并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作,常见的接口芯片如定时/计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。
  2. I/O接口控制卡:有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件,或者直接与CPU同在主板上,或是一个插件插在系统总线插槽上。
  3. 按照接口的连接对象来分,又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。

三、接口控制方式

  1. 程序查询方式:这种方式下,CPU通过I/O指令询问指定外设当前的状态,如果外设准备就绪,则进行数据的输入或输出,否则CPU等待,循环查询。这种方式的优点是结构简单,只需要少量的硬件电路即可,缺点是由于CPU的速度远远高于外设,因此通常处于等待状态,工作效率很低。
  2. 中断处理方式:在这种方式下,CPU不再被动等待,而是可以执行其他程序,一旦外设为数据交换准备就绪,可以向CPU提出服务请求,CPU如果响应该请求,便暂时停止当前程序的执行,转去执行与该请求对应的服务程序,完成后,再继续执行原来被中断的程序。中断处理方式的优点是显而易见的,它不但为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的时间,提高了CPU的工作效率,还满足了外设的实时要求。但需要为每个I/O设备分配一个中断请求号和相应的中断服务程序,此外还需要一个中断控制器(I/O接口芯片)管理I/O设备提出的中断请求,例如设置中断屏蔽、中断请求优先级等。
  3. DMA(直接存储器存取)传送方式:DMA最明显的一个特点是它不是用软件而是采用一个专门的控制器来控制内存与外设之间的数据交流,无须CPU介入,大大提高CPU的工作效率。在进行DMA数据传送之前,DMA控制器会向CPU申请总线控制 权,CPU如果允许,则将控制权交出,因此,在数据交换时,总线控制权由DMA控制器掌握,在传输结束后,DMA控制器将总线控制权交还给CPU。
  4. 无条件传送方式:表示电脑的CPU和外设需要同步,如果不同步,数据将无法正确传输,无条件传送方式在传送时,不需要对外部的数据传送状态进行判断,缺点是传送不能太频繁。
  5. I/O通道方式:DMA方式的发展,它可以进一步减少CPU的干预,即把对一个数据块的读(或写)为单位的干预,减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。
  6. I/O处理机方式:I/O处理机方式,简称IOP方式,早期只在一些大中型以上计算机系统中使用。IOP具有更强的独立性,它具有丰富的指令系统,有自己的存储器,IOP执行的程序存放在自己的局部存储器中,除了完成一般的输入输出操作外,还可以完成码制转换、信息的装配与拆卸、错误检测,信息搜索等许多功能。IOP可以完全独立于CPU进行操作。必要时可以选用一般的通用机来作IOP用。

延伸阅读

I/O接口组成

包括硬件电路和软件编程两部分 硬件电路包括基本逻辑电路,端口译码电路和供选电路等。软件编程包括初始化程序段,传送方式处理程序段,主控程序段程序终止与退出程序段及辅助程序段等。

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