I/O设备与主机的联系方式

I/O设备与主机交换信息和CPU与主存交换信息相比，有许多不同点．例如，CPU如何对I/O设备编址；如何寻找I/O设备号；信息传送是逐位串行还是多位并行；I/O设备与主机以什么方式进行联络，使它们彼此都知道对方处于何种状态；I/O设备与主机是怎么连接的，等等．这一系列问题统称为I/O设备与主机的联系方式．

1．I/O设备编址方式

通常将I/O设备码看做地址码，对I/O地址码的编址可采用两种方式：

统一编址
独立编址

统一编址就是将I/O设备和存储器放在一起编址．独立编址就是I/O设备和存储器分开编址．

采用统一编址的缺点是由于I/O设备码占用了主存的地址空间，减少了直接访问的主存容量，优点是不必单独设置I/O指令．

采用独立编址时由于I/O设备码不占用主存空间，故不影响主存容量，但需设I/O专用指令．

2．传送方式

在同一瞬间，n位信息同时从CPU输出至I/O设备，或由I/O设备输入到CPU，这种传送方式称为并行传送．其特点是传送速度快，但要求数据线多．

若在同一瞬间只传送一位信息，在不同时刻连续逐位传送一串信息，这种传送方式称为串行传送．其特点是传送速度较慢，但它只需一根数据线和一根地线．当I/O设备与主机距离很远时，采用串行传送较为合理，例如远距离数据通信．

不同的传送方式需配置不同的接口电路，如并行传送接口、串行传送接口或串并联用的传送接口等．用户可按需要选择合适的接口电路．

3．联络方式

不论是串行传送还是并行传送，I/O设备与主机之间必须互相了解彼此当时所处的状态，如是否可以传送、传送是否已结束等．这就是I/O设备与主机之间的联络问题．按I/O设备工作速度的不同，可分为三种联络方式．

（1）立即响应方式
对于一些工作速度十分缓慢的I/O设备，如指示灯的亮与灭、开关的通与断，当它们与CPU发生联系时，通常都已使其处于某种等待状态，因此，只要CPU的I/O指令一到，它们便立即响应，故这种设备无需特殊联络信号，称为立即响应方式．

（2）异步工作采用应答信号联络

当I/O设备与主机工作速度不匹配时，通常采用异步工作方式．这种方式在交换信息前，I/O设备与CPU各自完成自身的任务，一旦出现联络信号，彼此才准备交换信息．图8.4示意了并行传送的异步联络方式．

如图8.4所示，当CPU将数据输出到I/O接口后，接口立即向I/O设备发出一个“Ready”（准备就绪）信号，高速I/O设备可以从接口内取数据．I/O设备收到“Ready”信号后，通常便立即从接口取出数据，接着便向接口回发一个“Srtobe”信号，并让接口转告CPU，接口中的数据已被取走，CPU还可继续向此接口送数据．同理，倘若I/O设备需向CPU传送数据，则先由I/O设备向接口送数据，并向接口发“Strobe”信号，表明数据已送出．接口接到联络信号后便通知CPU可以取数，一旦数据被取走，接口便向I/O设备发“Ready”信号，通知I/O设备，数据已被取走，尚可继续传送数据．这种一应一答的联络方式称为异步联络．

（3）同步工作采用同步时标联络
同步工作要求I/O设备与CPU的工作速度完全同步．例如，在数据采集过程中，若外部数据以2400bps的速率传送至接口，则CPU也必须以1/2400s的速率接收每一位数．这种联络互相之间还得配专有电路，用以产生同步时标控制同步工作．

总结

了解IO设备与主机交换信息的细节