《计算机组成原理》课程教学资源（PPT课件）第十章 输入输出系统（I/O）

第10章输入输出(I/O)系统10.1输入输出(1/0)系统概述输入输出系统包括外部设备及其与主机之间的控制部件.I/0设备在8.9章已介绍，本章主要介绍控制部件---设备控制器（设备适配器或接口)的工作原理及其与主机之间传送信息的方法。动画\6.8.sWf

第10章 输入输出(I/O)系统 10.1 输入输出(I/O)系统概述 输入输出系统包括外部设备及其与主机之间 的控制部件.I/O设备在8,9章已介绍,本章主要 介绍控制部件-设备控制器(设备适配器或接 口)的工作原理及其与主机之间传送信息的方 法. 动画\6.8.swf

10.1输入输出系统概述通常将计算机系统划分为几个相关的子系统CPU子系统，存储子系统，输入输出子系统。输入输出系统包括外围设备，接口，和系统总线，它们主要功能是为输入输出选择设备，即/O寻址和控制I/O设备与CPU（或主存）进行数据交换。由于外部设备种类繁多，性能各异，其组成结构和工作原理各不相同，与CPU的连接方式也差异很大，因此输入输出系统是整个计算机系统中最复杂，变化最多的部分

10.1 输入输出系统概述 通常将计算机系统划分为几个相关的子系统CPU 子系统，存储子系统，输入输出子系统。 输入输出系统包括外围设备，接口，和系统总线， 它们主要功能是为输入输出选择设备，即I/O寻 址和控制I/O设备与CPU（或主存）进行数据交 换。 由于外部设备种类繁多，性能各异，其组成结构 和工作原理各不相同，与CPU的连接方式也差 异很大，因此输入输出系统是整个计算机系统 中最复杂，变化最多的部分

一主机与外围设备的连接模式主机与外围设备的连接模式决定了输入输出系统的逻辑结构及相应的控制方式。1辐射型（星型）2总线型3通道型二输入输出设备的编址为了便于CPU对I/O设备进行寻址和选择，给台设备规定一个地址码称为设备号或设备代码1独立I/O寻址2与内存统一寻址

一 主机与外围设备的连接模式 主机与外围设备的连接模式决定了输入输出系 统的逻辑结构及相应的控制方式。 1 辐射型（星型） 2 总线型 3 通道型 二 输入输出设备的编址 为了便于CPU对I/O设备进行寻址和选择，给台 设备规定一个地址码称为设备号或设备代码。 1 独立I/O寻址 2 与内存统一寻址

·辐射型在这种结构中，各外围设备与主机间有各自的独立的数据通路，因而形成以主机为中心向各设备辐射的星型连接。早期的辐射方式是将设备与主机直接连接，接口逻辑作为主机的一部分，由于不易扩充设备，已基本淘汰。现在的实用星型连接模式是在总线基础上演而成的，CPU通过系统总线连接一种多口接口卡，分别连接各外部设备。优点：各设备通路独立因而相互干扰少缺点：不能实现各设备间的直接通讯

• 辐射型 在这种结构中，各外围设备与主机间有各自的 独立的数据通路，因而形成以主机为中心向各 设备辐射的星型连接。 早期的辐射方式是将设备与主机直接连接，接 口逻辑作为主机的一部分，由于不易扩充设备， 已基本淘汰。 现在的 实用星型连接模式是在总线基础上演变 而成的，CPU通过系统总线连接一种多口接口 卡，分别连接各外部设备。 优点：各设备通路独立因而相互干扰少 缺点：不能实现各设备间的直接通讯

辐射方式接口逻辑设备1设备22主机3设备3A设备4

辐射方式 主机 1234 设备 1 设备 2 设备 3 设备 4 接口逻辑

实用星型连接模式CPU接口主存/OI/O1/01/0

CPU 主存 接口 I/O I/O I/O I/O 实用星型连接模式

·总线型主机通过公共的系统总线挂接外部设备，不分别设置单独的通路。只要增设相应接口就可方便的扩展外围设备。总线型连接方式具有结构简单，易于扩展等突出优点；总线上设备的数量制约系统规模，速度。主机总线I/O1/O

• 总线型 主机通过公共的系统总线挂接外部设备，不分 别设置单独的通路。只要增设相应接口就可 方便的扩展外围设备。 总线型连接方式具有结构简单，易于扩展等突 出优点；总线上设备的数量制约系统规模， 速度。 主机 I/O I/O 总线 . . . . . .

通道型主机采用辐射型结构连接若干通道，通道采用总线型结构连接若干台外围设备常将设备按工作速度的快慢分组，分别接到不同的通道。由于通道能与CPU并行工作，通道型模式可提高CPU的工作效率，使系统能挂接较多的外围设备。主机通道通道1/0I/01/01/0

• 通道型 主机采用辐射型结构连接若干通道，通道采用总 线型结构连接若干台外围设备常将设备按工作 速度的快慢分组，分别接到不同的通道。 由于通道能与CPU并行工作，通道型模式可提高 CPU的工作效率，使系统能挂接较多的外围设 备。 主机 通道 通道 I/O . I/O I/O . I/O

10.1.1输入输出设备的编址及设备控制器的基本功能CPU为便于对I/O设备进行寻址和选择，必须为I/0设备进行编址.即每台外设赋予一个地址码---设备码或设备代码CPU访问I/O设备有两种寻址方式：1.专设I/O指令（(I/O设备独立编址)2.利用访存指令完成I/0功能.(I/0设备与内存统一编址)IBMPC等系列机设有专门I/O指令，寻址可达，“1”扩展板1024(A9~A0),A9=0寻址系统板

10.1.1 输入输出设备的编址及设备控制器的 基本功能 CPU为便于对I/O设备进行寻址和选择,必须 为I/O设备进行编址.即每台外设赋予一个地 址码-设备码或设备代码. CPU访问I/O设备有两种寻址方式: 1. 专设I/O指令 (I/O设备独立编址) 2. 利用访存指令完成I/O功能,(I/O设备与内 存统一编址) IBM PC等系列机设有专门I/O指令,寻址可达 1024(A9~A0),A9=0寻址系统板，“1”扩展板

·独立I/O寻址处理机提供一个与存储器地址分开的，完全独立的I/O地址空间，这时I/O设备使用的地址称为I/O地址，或I/O端口地址。独立I/O寻址使用专门的I/O指令

• 独立I/O寻址 处理机提供一个与存储器地址分开的，完 全独立的I/O地址空间，这时I/O设备使用 的地址称为I/O地址，或I/O端口地址。独 立I/O寻址使用专门的I/O指令