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  3. 计算机除CPU和主存以外，其余所有部件均可归人输入/输出系统，即1/O系统。所谓I/O操作是指1/O设备与主存之间的信息交换。请回答下面的问题： (1)I/O方式发展经历了哪些阶段? (2)各阶段的工作原理及优缺点是什么?

计算机除CPU和主存以外，其余所有部件均可归人输入/输出系统，即1/O系统。所谓I/O操作是指1/O设备与主存之间的信息交换。请回答下面的问题： (1)I/O方式发展经历了哪些阶段? (2)各阶段的工作原理及优缺点是什么?

admin2009-07-15  38
问题 计算机除CPU和主存以外，其余所有部件均可归人输入/输出系统，即1/O系统。所谓I/O操作是指1/O设备与主存之间的信息交换。请回答下面的问题：
(1)I/O方式发展经历了哪些阶段?
(2)各阶段的工作原理及优缺点是什么?
选项
答案(1)I/O方式发展经历了如下六个阶段； ①程序控制阶段 ②重叠处理阶段 ③中断阶段 ④DMA阶段 ⑤通道阶段 ⑥I/O处理机阶段． (2)①程序控制阶段 在程序控制阶段，I/O操作完全由CPU控制，即由CPU执行启动、控制以及停止I/O操作，第一代计算机就采用了这种方式。在这种结构里，没有专门的I/O控制部件和专用的数据通路。每传送一个数据都要由CPU执行一段程序，通过算术逻辑部件或由CPU硬件的微操作序列来控制数据的流动。这种方式的优点是控制简单，编程容易。缺点是CPU要把大量的时间花在琐碎的I/O操作上，外设和CPU不能同时工作，各个外设之间也不能同时工作，因此系统的整体性能差，效率很低。 ②重叠处理阶段 为了提高CPU的效率，可使它与I/O设备重叠工作，这就导致多道作业“同时”执行。当一个作业进行I/O操作时，CPU又转向另一个作业进行处理，即让多道作业以一定间隔轮流执行，这称为处理器重叠(Processor Overlap)方式。 ③中断阶段 进一步发展产生了中断(Interrupt)的概念。这样CPU就不必定时检测I/O设备的状态，它只要处理I/O设备的中断请求即可同时启动多个外部设备同时工作。 中断方式的优点是初步解决了CPU、主存和外设之间的速度匹配。缺点是中断所需的辅助操作很多，当I/O设备较多时，中断过分频繁而加重CPU的负担。 ④DMA阶段 随着体系结构的发展，在I/O系统中增设数据寄存器、地址寄存器以及计数器等，使外部设备不必通过CPU而直接与内存交换信息，这称为DMA方式，即直接存储器存取(Direct Memory Access)方式。为此I/O设备及其控制器要能形成存储地址，能把数据送人主存总线或从主存总线取得数据。DMA采用了“挪用周期”(Cycle Stealing)的概念，即在CPU执行程序期间，由I/O设备插入使用。 DMA方式的优点是它把部分I/O控制交给设备控制部分，实现了CPU与I/O设备的部分并行。缺点是CPU仍需启动每个信息块的传输，而且DMA也增加了设备成本。 ⑤通道阶段 通道(Channel)控制方式是在DMA基础上发展起来的。通道执行I/O的过程是；开始时，CPU进入管理状态，自动形成通道程序并把它放入内存，然后由CPU启动通道。以后则由通道按照通道程序处理I/O，而CPU则返回目的状态继续执行原来的程序，直至整个I/O过程全部结束再由CPU做结束处理。一个I/O过程不论交换多少信息，只打扰CPU两次。 通道方式的优点是I/与CPU有较强的并行操作能力，能充分发挥设备的利用率。缺点是通道还不能完全独立于主机，还需要借助CPU的某些控制。 ⑥I/O处理机阶段 设置外部处理机专门负责I/O操作，也就是具有更强处理功能的通道，称为I/O处理机(I/O Processor，简称IOP)。一个IOP不必借助于CPU就能在主存与多台I/O设备之间执行独立的数据传输工作。 IOP方式的优点是CPU几乎移交了对I/O操作的全部控制，IOP几乎完全独立于主机。缺点只是提高了系统的成本。
解析
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