输入/输出系统简答

(1)、什么是接口？

接口是CPU与外部设备之间的连接部件，是CPU与外部设备进行信息交换的中转站。

(2)、为什么要在CPU与外部设备之间设置接口？

1. CPU与外设二者的信号不兼容，包括信号线的功能定义、逻辑定义和时序关系。
2. CPU与外设的速度不匹配，CPU的速度快，外设的速度慢。
3. CPU与外设之间若没有设置接口，则外设的硬件结构会依赖于CPU，对外设的发展于更新不利

(3)、微型计算机的接口一般具备哪些功能？

1. 数据缓冲功能
2. 与外设联络功能
3. 数据转换功能
4. 寻址功能
5. 中断功能

(4)、什么是端口？端口分几类？

1. 端口是输入/输出接口电路中能与CPU交换信息的寄存器。
2. 端口分为三类：数据端口、状态端口、控制端口。

(5)、I/O端口有哪两种编址方式？PC系列机中采用哪种编址方式？各自的特点是什么？

1. I/O端口和存储单元统一编址和I/O端口独立编址两种方式。
2. PC系列机中采用I/O独立编址方式。
3. 统一编址的特点：
   • CPU对外设的操作可使用存储器操作指令，不需要专门的输入输出指令
   • 端口地址占用内存空间，使内存容量减少
   • 执行存储器指令往往要比那些专门为独立的I/O操作而专门设计的指令慢
4. 独立编址的特点：
   • 对于I/O端口，CPU须有专门的I/O指令去访问
   • 端口地址不占用内存空间
   • 端口地址译码需要专门的控制电路和译码电路

(6)、微型计算机系统和输入/输出设备交换信息的方式有哪几种？这些方式各有什么特点？

1. 微型计算机系统与输入/输出设备交换信息的方式主要有无条件传送方式、查询方式、中断方式和DMA方式四种。
2. 各方式的特点：
   • 无条件传送方式：直接用IN或OUT指令完成与外设之间的数据传送，主要用于简单I/O设备的控制或CPU明确知道外设所处状态的情况下。输入传送成功的前提是外设数据已准备好，输出传送成功的前提是外设空闲，因此传送成功率无法保证。
   • 查询方式：主要用于CPU不太忙且传送速度不高的情况下，接收数据前，CPU要查询输入数据是否准备好；输出数据前，CPU要查询输出设备是否空闲。只有明确外设已经具备了输入或输出条件后，才能用IN或OUT指令完成数据传送。
   • 中断方式：主要用于CPU的任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和紧急事件的处理。如果外设未做好数据传送的准备，CPU可执行与传送数据无关的其他指令；当外设做好传送准备后，可向CPU发出中断请求，请求CPU为之服务；若CPU响应中断请求，将暂停正在运行的程序，转向中断服务程序，完成数据的传送；等中断服务结束后，将自动返回原来运行的程序继续执行。
   • DMA方式：主要用于高速外设进行大批量数据传送的场合，用硬件实现外设与内存之间直接进行数据交换，不通过CPU，信息传送速度快。

(7)、定时器/计数器8254各通道的CLK、GATE信号各有什么作用？

1. CLK是计数脉冲输入端，GATE是门控信号输入端。
2. 当GATE=1时，每一个CLK信号的下降沿使8254内部减1计数器减1。