IO介面

AH20發表於2024-10-22

IO介面,又稱IO控制器、裝置控制器,負責協調主機與外部裝置之間的資料傳輸

IO介面的作用

  • 進行地址譯碼和裝置選擇。CPU 送來選擇外設的地址碼後,介面必須對地址進行譯碼以產生裝置選擇資訊,使主機能和指定外設交換資訊。
  • 實現主機和外設的通訊聯絡控制。解決主機與外設時序配合問題,協調不同工作速度的外設和主機之間交換資訊,以保證整個計算機系統能統一、協調地工作。
  • 實現資料緩衝。CPU 與外設之間的速度往往不匹配,為消除速度差異,介面必須設定資料緩衝暫存器,用於資料的暫存,以避免因速度不一致而丟失資料。
  • 訊號格式的轉換。外設與主機兩者的電平、資料格式都可能存在差異,介面應提供主機與外設的訊號格式的轉換功能,如電平轉換、並/串或串/並轉換、模/數或數/模轉換等。
  • 傳送控制命令和狀態資訊。CPU 要啟動某外設時,透過介面中的命令暫存器向外設發出啟動命令;外設準備就緒時,則將“準備好”狀態資訊送回介面中的狀態暫存器,並反饋給 CPU。外設向 CPU 提出中斷請求時,CPU 也應有相應的響應訊號反饋給外設。

IO介面的基本結構

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I/O 介面中的資料線傳送的是讀/寫資料、狀態資訊、控制資訊和中斷型別號。地址線傳送的是要訪問 I/O 介面中的暫存器的地址。控制線傳送的是讀/寫控制訊號,以確認是讀暫存器還是寫暫存器,此外控制線還會傳送中斷請求和響應訊號、仲裁訊號和握手訊號。

I/O 介面中的 IO 控制邏輯還要能對控制暫存器中的命令字進行譯碼,並將譯碼得到的控制訊號透過外設介面控制邏輯送到外設,同時將資料緩衝暫存器的資料傳送到外設或從外設接收資料到資料緩衝暫存器。另外,它還要具有收集外設狀態到狀態暫存器的功能。對資料緩衝暫存器、狀態/控制暫存器的訪問操作是透過相應的指令來完成的,通常稱這類指令為 I/O 指令,IO 指令只能在作業系統核心的底層 I/O 軟體中使用,它們是一種特權指令。

資料緩衝暫存器和命令/狀態暫存器的內容都是透過控制線來傳送的,一定要記住這一點。面向考試的話,直接記住這一點即可

我們可以這樣理解,控制匯流排是用來在主機和IO介面之間傳遞控制資訊的,而資料匯流排寫在控制暫存器裡的資訊,是用來控制外設執行具體的操作的,與外設的驅動程式有關

具體的資訊等學完作業系統的IO軟體一節後,需要再打磨一下

IO介面的型別

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IO埠及其編址

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