8.1-输入输出系统概述

标签：8.1 外部设备 输入输出 系统 概述 IO CPU 设备

输入输出系统组成

1. 计算机由处理器存储器和输入系统输出系统组成，输入输出是与外界交换信息
2. 由外部设备，接口部件，总线以及响应的管理软件系统称为计算机输入输出系统通称为I/O系统

IO系统完成的功能

1. 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（数字或者模拟信息）
2. 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
3. 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匹配

IO系统特点

1. 异步性：外部设备相对于处理机通常是异步工作的，比如敲击键盘是随机的，不是按照节拍来处理的，为了保证处理器和IO系统进行正确的交换信息，IO需要异步性
2. 实时性：当外部设备和处理机交互时，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。比如敲击键盘需要立马响应，否则影响输入的信息
3. 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链接，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，处理机无需了解外部设备的具体细节，可以采用统一的硬件和软件对其管理

输入输出设备同CPU交换数据过程

输入过程：

1. 1. CPU把一个地址放到地址总线上，这一步将选择某一输入设备，地址译码选择设备
   2. CPU等候输入设备的数据成为有效
   3. CPU从总线读入数据，并放在一个相应的寄存器中

输出过程：

1. 1. CPU把一个地址放到地址总线上，这一步将选择某一输出设备
   2. CPU把数据放到总线上面
   3. 输出设备认为数据有效之后，把数据取走

IO系统的性能

按照主要完成工作可以分为两类

存储IO：硬盘

通讯IO：网卡

IO系统的性能对CPU的性能有很大的影响，若两者性能不匹配，IO系统会成为整个系统的瓶颈

评价性能参数：

1. 1. 链接特性：哪些IO设备可以和计算机系统链接
   2. IO系统容量：IO系统可以容纳IO设备数
   3. 响应时间，吞吐率

系统的响应时间：

从用户输入命令开始，得到结果花费的时间。由IO系统的响应时间和CPU的处理时间两部分组成通常用s表示

IO系统的吞吐率：单位时间完成IO操作次数，单位用IOP表示

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