1.I/O接口
I/O接口负责协调主机和外部设备之间的数据传输
1.1.I/O接口的作用
1.2.I/O接口的工作原理
1.3.I/O端口的统一编址/独立编址
I/O端口是CPU可以直接访问的寄存器
1.独立编址：通过I/O指令访问（IN——读入CPU、OU——写入I/O端口）I/O端口
2.统一编址（存储器映射）：通过地址码访问I/O端口
2.I/O方式
2.1.程序查询方式
1.将打印命令写入状态/控制寄存器：CPU通过地址线选择状态/控制寄存器（Rn+1），控制线发出写命令，数据线写入表示打印的指令
2.启动打印机，修改状态/控制寄存器为Ready：I/O控制逻辑根据状态/控制寄存器中的打印指令通过控制线（设备侧）控制打印机启动，打印机启动后，通过状态线反馈给I/O接口；I/O控制逻辑收到后，将状态/控制寄存器的内容修改为Ready
3.CPU通过数据线轮询检查（不断检查）状态/控制寄存器中的内容是否为Ready（使用IN命令）
4.将打印数据写入数据缓冲寄存器：CPU通过地址线选择状态/控制寄存器（Rn），控制线发出写命令，数据线写入打印数据
5.将打印数据输入到打印机中，开始打印：I/O控制逻辑通过数据线（设备侧）将数据缓冲寄存器中的内容输入到打印机中，同时对打印机发出控制信号，在打印过程中打印机处于忙碌状态，结束打印后，通过状态线给I/O控制逻辑发送打印完成的信号，I/O控制逻辑收到信号后，再次将状态/控制寄存器的内容修改为Ready
6.重复3-5，就能不断地进行打印
2.2.程序中断方式
2.2.1.中断的基本概念
1.关中断状态不响应中断信号（关中断，即不允许中断，它的作用是实现原子操作）（PSW状态寄存器记录是否处于关中断状态，Inter Flag，IF = 1，开中断；IF = 0，关中断）
2.产生中断请求信号的部件称为中断源
3.CPU在指令周期的末尾（中断周期）都会检查是否有中断请求信号需要处理
4.中断请求标记：用于判断是哪个设备发出中断请求信号
5.中断判优：硬件（与非门实现排队器）/软件（按照优先级依次判断）
2.2.2.中断隐指令
保存PC，并通过修改PC将CPU指令执行流转向对应的中断服务程序（不同的中断请求需要使用不同的中断服务程序进行处理）
1.关中断：防止中断执行期间被打断
2.保存断点：保存PC在执行中断前的内容到堆栈区，使其在中断执行后能返回原程序
3.引出中断服务程序：通过硬件向量/软件查询的方式将PC修改为中断服务程序的首地址
①硬件向量法：为每个中断请求信号编号，每个编号对应一个对应的保存无条件转移指令（JMP）的地址，该无条件转移指令指向特定中断服务程序的首地址（中断向量）
②判断是哪个部件发出中断请求信号→中断请求信号对应的向量地址→向量地址对应的中断服务程序的首地址
③向量地址（中断类型号）：指向中断向量的指针（指针的指针）
中断向量：指向中断服务程序的首地址的指针（指针）
2.2.3.中断服务程序
①保护现场：保存通用寄存器和状态寄存器的内容
②中断服务（主体内容）：每个中断服务程序需要完成的中断服务不同
③恢复现场：将①中保存的数据恢复到相应的寄存器中
④中断返回、开中断：将PC的内容修改为K + 1（原程序的下一条指令，即断点处）
2.2.4.中断处理过程
单重中断：中断处理期间前关中断，结束后开中断
2.2.5.多重中断
1.保护现场和恢复现场需要关中断：防止现场保存和恢复被新的中断打断
2.屏蔽字：即中断屏蔽字
①作用是屏蔽某些中断（忽视低优先级中断，防止频繁被打断）
②需要能屏蔽自身的中断（自己不能中断自己）
③“1”越多说明该中断优先级越高（可以打断其他中断）
2.2.6.程序中断方式的工作过程
2.3.DMA方式
I/O与主机并行工作，程序和传送并行工作
2.3.1.DMA方式流程
1.外设发出的DMA请求：告诉DMA当前的块传输完毕
DMA向CPU发出总线请求：申请总线使用权，将数据寄存器中的内容传输给主存
2.DMA操作周期：将数据寄存器的内容通过系统总线传输给主存的过程
3.数据流方向由CPU决定，DMA发出
4.通过中断方式向CPU报告DMA操作结束
2.3.2.DMA控制器（DMAC）
1.控制/状态逻辑：控制每一步进行什么操作/是否对总线进行申请/是否将数据传输到总线上等等
2.DMA请求触发器：当I/O设备把数据传输给数据缓冲寄存器后，将会给DMA触发器一个控制信号，告诉DMA数据已经传输完成；控制/状态逻辑检测到后，进行下一步操作，并重置触发器
3.主存地址计数器：存放主存的读写地址（自动+1）
4.传送长度寄存器：记录数据总长度、已经传输的长度（自动+1）
5.数据缓存寄存器：暂时存放数据
6.中断机构：告诉CPU数据传输完毕，向CPU发出中断请求
7.DMA传输过程中独占总线，CPU使用总线需要等待其结束
2.3.3.DMA传送过程
DMA请求和DMA中断请求的区别：
DMA请求表示DMA将要和主存进行一个字的传输
DMA中断请求表示DMA和主存已经完成一整块的传输
2.3.4.DMA使用主存的方式
2.3.5.DMA方式的特点
2.4.中断和DMA的对比
