在什麼情況下IO設備可以向CPU

⑴ 在什麼條件下，i/o設備可以向cpu提出中斷請求

I/O設備向CPU提出中斷請求的條件是：
I/O介面中的設備工作完成狀態為1（D=1），中斷屏蔽碼為0 （MASK=0），且CPU查詢中斷時，中斷請求觸發器狀態為1（INTR=1）。

⑵ CPU與I/O設備之間的數據傳送有哪幾種方式

一、CPU與I/O設備之間的數據傳送方式及特點：

1、查詢控制方式：

CPU通過程序主動讀取狀態寄存器以了解介面情況，並完成相應的數據操作。查詢操作需要在時鍾周期較少的間隔內重復進行，因而CPU效率低。

2、中斷控制方式：

當程序常規運行中，若外部有優先順序更高的事件出現，則通過中斷請求通知CPU，CPU再讀取狀態寄存器確定事件的種類，以便執行不同的分支處理。這種方式CPU效率高且實時性好。

3、DMA（Direct Memory Access）控制方式：

顧名思義，直接內存存取即數據傳送的具體過程直接由硬體（DMA控制器）在內存和IO之間完成，CPU只在開始時將控制權暫時交予DMA，直到數據傳輸結束。這種方式傳送速度比通過CPU快，尤其是在批量傳送時效率很高。

4、通道控制方式：

基本方法同上述的DMA控制方式，只是DMA通過DMA控制器完成，通道控制方式有專門通訊傳輸的通道匯流排完成。效率比DMA更高。

二、埠介紹：

"埠"是英文port的意譯，可以認為是設備與外界通訊交流的出口。埠可分為虛擬埠和物理埠，其中虛擬埠指計算機內部或交換機路由器內的埠，不可見。例如計算機中的80埠、21埠、23埠等。

物理埠又稱為介面，是可見埠，計算機背板的RJ45網口，交換機路由器集線器等RJ45埠。電話使用RJ11插口也屬於物理埠的范疇。

三、I/O埠的編址方式及特點：

1、統一編址方式

統一編址方式是從存儲器空間劃出一部分地址空間給I/O設備，把I/O介面中的埠當作存儲器單元一樣進行訪問，不設置專門的I/O指令，有一部分對存儲器使用的指令也可用於埠。

統一編址優點是指令類型多、功能齊全，不僅使訪問I/O埠可實現輸入/輸出操作而且可對埠進行算數邏輯運算、移位等；另外能給埠較大的編址空間。缺點是埠佔用了存儲器的地址空間，使存儲器容量減小，另外指令長度比專門I/O指令長，因而執行速度較慢。

2、獨立編址方式

獨立編址方式使介面中的埠地址單獨編址而不和存儲空間合在一起。

獨立編址方式的優點是I/O埠地址不佔用存儲空間；使用專門的I/O指令對埠進行操作，I/O指令短執行速度快；並且由於專門I/O指令與存儲器訪問指令有明顯的區別，使程序中I/O操作合存儲器操作層次清晰，程序的可讀性強。

缺點是指令少，只有輸入與輸出功能。是從存儲器空間劃出一部分地址空間給I/O設備，把I/O介面中的埠當作存儲器單元一樣進行訪問，不設置專門的I/O指令，有一部分對存儲器使用的指令也可用於埠。

四、CPU 與I/O介面電路之間傳送的信息與表示的含義：

CPU 與I/O介面電路之間傳送的信息有數據信息，包括三種形式：數字量、模擬量 、開關量。

狀態信息是外設通過介面往 CPU 傳送的，如：「准備好」 (READY) 信號、「忙」（ BUSY ）信號。控制信息 是CPU通過介面傳送給外設的，如：外設的啟動信號、停止信號就是常見的控制信息。

(2)在什麼情況下IO設備可以向CPU擴展閱讀：

CPU與外設之間的數據交換必須通過介面來完成，通常I/O設備介面有以下一些功能：

（1）設置數據的寄存、緩沖邏輯，以適應CPU與外設之間的速度差異，介面通常由一些寄存器或RAM晶元組成，如果晶元足夠大還可以實現批量數據的傳輸；

（2）能夠進行信息格式的轉換，例如串列和並行的轉換；

（3）能夠協調CPU和外設兩者在信息的類型和電平的差異，如電平轉換驅動器、數/模或模/數轉換器等；

（4）協調時序差異；

（5）地址解碼和設備選擇功能；

（6）設置中斷和DMA控制邏輯，以保證在中斷和DMA允許的情況下產生中斷和DMA請求信號，並在接受到中斷和DMA應答之後完成中斷處理和DMA傳輸。

⑶ io設備通過cpu與內存交換數據是什麼意思不是說cpu的數據都是在內存中取的嗎

全部數據都在內存里，io設備到底需要哪些數據還需要cpu進行定址的，所以必須要經過cpu呀。

⑷ 在計算機中,是通過什麼將cpu和內存及i/o設備連接在一起

通過主板上的電路 就是那一條條的亮線 笑話 正題
CPU 北橋線圈 內存是通過 FSB前端匯流排來連專接的 看看下面屬的說明：
FSB 前端匯流排：以教科書的方式來描述前端匯流排就是「將數據以一個或多個配件傳送到一個或多個目的配件的一組傳輸線」，以通俗的說法，就是多個配件間的公共連線（各城市間的通道），而在我們平常使用的電腦中，FSB實際上是將cpu連接到北橋晶元的匯流排，也就是說，一台計算機的FSB實際上是由CPU和北橋晶元共同決定的，也就是CPU和主板共同決定的，其它的配件如內存需要附從其行。可能很多人認為CPU是直連到內存的，但實際上不是，內存、顯卡這些配件是通過北橋晶元聯系的，也就是cpuà北橋晶元à內存、顯卡，這箭頭其實就是前端匯流排。就是各配件數據傳輸的高速公路。這條高速公路

⑸ I/O設備的啟動要CPU通過指令進行控制么

肯定是要CPU控制的 有：程序查詢方式、中斷方式、DMA方式和通信方式 （下面復制的希望可以幫到你）
1、程序查詢方式
程序查詢方式也稱為程序輪詢方式，該方式採用用戶程序直接控制主機與外部設備之間輸入/輸出操作。CPU必須不停地循環測試I/O設備的狀態埠，當發現設備處於准備好(Ready)狀態時，CPU就可以與I/O設備進行數據存取操作。這種方式下的CPU與I/O設備是串列工作的，輸入/輸出一般以位元組或字為單位進行。這個方式頻繁地測試I/O設備，I/O設備的速度相對來說又很慢，極大地降低了CPU的處理效率，並且僅僅依靠測試設備狀態位來進行數據傳送，不能及時發現傳輸中的硬體錯誤。但是這種方式的過程很簡單，易理解，並且不需要額外硬體。
2、中斷方式
當I/O設備結束(完成、特殊或異常)時，就會向CPU發出中斷請求信號，CPU收到信號就可以採取相應措施。當某個進程要啟動某個設備時，CPU就向相應的設備控制器發出一條設備I/O啟動指令，然後CPU又返回做原來的工作。CPU與I/O設備可以並行工作，與程序查詢方式相比，大大提高了CPU的利用率。但是在中斷方式下，同程序查詢方式一樣，也是以位元組或字為單位進行。但是該方法大大降低了CPU的效率，因為當中斷發生的非常頻繁的時候，系統需要進行頻繁的中斷源識別、保護現場、中斷處理、恢復現場。這種方法對於以「塊」為存取單位的塊設備，效率是低下的。
3、DMA(直接內存存取)方式
DMA方式也稱為直接主存存取方式，其思想是：允許主存儲器和I/O設備之間通過「DMA控制器(DMAC)」直接進行批量數據交換，除了在數據傳輸開始和結束時，整個過程無須CPU的干預。每傳輸一個「塊」數據只需要佔用一個主存周期。
DMA方式下，一個完整的數據傳輸過程：
1)DMA初始化
當進程需要I/O設備進行數據輸入輸出時，CPU對DMA控制器初始化，並向I/O埠發出操作命令，提供准備傳輸的數據起始地址，需要傳送的數據長度等信息送入到DMA控制器中的主存地址寄存器和傳送位元組計數器中。
2)DMA傳輸
DMA控制器獲得匯流排控制權後，進行輸出讀寫命令，直接控制主存與I/O設備之間的傳輸。在DMA控制器的控制下，數據傳輸過程中不需要CPU的參與。
3)DMA結束
當完成本次數據傳輸後，DMA控制器釋放匯流排控制權，並向I/O設備埠發出結束信號。
4、I/O通道控制方式
通道(Channel)也稱為外圍設備處理器、輸入輸出處理機，是相對於CPU而言的。是一個處理器。也能執行指令和由指令的程序，只不過通道執行的指令是與外部設備相關的指令。是一種實現主存與I/O設備進行直接數據交換的控制方式，與DMA控制方式相比，通道所需要的CPU控制更少，一個通道可以控制多個設備，並且能夠一次進行多個不連續的數據塊的存取交換，從而大大提高了計算機系統效率
通道的類型
1)位元組多路通道
2)數組選擇通道
3)數組多路通道

⑹ 在什麼條件和什麼時間，CPU可以響應I/O的

I/O設備向CPU提出中斷請求的條件是： I/O介面中的設備工作完成狀態為1（D=1），中斷屏蔽碼為0 （MASK=0），且CPU查詢中斷時，中斷請求觸發器狀態為1（INTR=1）。

⑺ 在什麼條件下，i/o設備可以向cpu提出中斷請求

一個中斷請求在同時具備下列兩個條件時，才有可能得到cpu響應：
①該中斷源未被屏蔽；
②該中斷請求在當前所有中斷請求中級別最高。

⑻ 在用於cpu運算和io設備同步的什麼方法中,cpu處於空閑狀態,直到io操作完成

dma快速數據交換數據傳輸時，cpu不參與，處在空閑狀態

⑼ 在cpu和i/o設備之間的信息傳遞方式哪一種佔用cpu的時間最長，為什麼

數據傳送控制方式有程序直接控制方式、中斷控制方式、DMA方式和通道方式4種。
程序直接控制方式就是由用戶進程來直接控制內存或CPU和外圍設備之間的數據傳送。
它的優點是控制簡單，也不需要多少硬體支持。
它的缺點是CPU和外圍設備只能串列工作；
設備之間只能串列工作，無法發現和處理由於設備或其他硬體所產生的錯誤。
中斷控制方式是利用向CPU發送中斷的方式控制外圍設備和CPU之間的數據傳送。
它的優點是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和設備的並行操作。
它的缺點是由於數據緩沖寄存器比較小，如果中斷次數較多，仍然佔用了大量CPU時間；
在外圍設備較多時，由於中斷次數的急劇增加，可能造成CPU無法響應中斷而出現中斷丟失的現象；
如果外圍設備速度比較快，可能會出現CPU來不及從數據緩沖寄存器中取走數據而丟失數據的情況。
DMA方式是在外圍設備和內存之間開辟直接的數據交換通路進行數據傳送。
它的優點是除了在數據塊傳送開始時需要CPU的啟動指令，在整個數據塊傳送結束時需要發中斷通知CPU進行中斷處理之外，不需要CPU的頻繁干涉。
它的缺點是在外圍設備越來越多的情況下，多個DMA控制器的同時使用，會引起內存地址的沖突並使得控制過程進一步復雜化。
通道方式是使用通道來控制內存或CPU和外圍設備之間的數據傳送。
通道是一個獨立與CPU的專管輸入／輸出控制的機構，它控制設備與內存直接進行數據交換。
它有自己的通道指令，這些指令受CPU啟動，並在操作結束時向CPU發中斷信號。
該方式的優點是進一步減輕了CPU的工作負擔，增加了計算機系統的並行工作程度。
缺點是增加了額外的硬體，造價昂貴。
埠是介面電路中能被CPU直接訪問的寄存器的地址。
I/O埠的編址方式可以分為統一編址與獨立編址兩種。
統一編址方式是從存儲器空間劃出一部分地址空間給I/O設備，把I/O介面中的埠當作存儲器單元一樣進行訪問，不設置專門的I/O指令，有一部分對存儲器使用的指令也可用於埠。
統一編址的情況是：優點：指令類型多、功能齊全，不僅使訪問I/O埠可實現輸入/輸出操作而且可對埠進行算數邏輯運算、移位等；
另外能給埠較大的編址空間。
缺點：埠佔用了存儲器的地址空間，使存儲器容量減小，另外指令長度比專門I/O指令長，因而執行速度較慢。
獨立編址使介面中的埠地址單獨編址而不和存儲空間合在一起。
獨立編址的特點是：優點：I/O埠地址不佔用存儲空間；
使用專門的I/O指令對埠進行操作，I/O指令短執行速度快；
並且由於專門I/O指令與存儲器訪問指令有明顯的區別，使程序中I/O操作合存儲器操作層次清晰，程序的可讀性強。
缺點：指令少，只有輸入與輸出功能。
CPU與I/O介面電路之間傳送的信息有

⑽ （1）CPU訪問I/O設備採用的指令有哪些CPU與I/O設備之間交換數據的控制方式有哪些比較其優、缺點

主板介面基礎知識

CPU與外部設備、存儲器的連接和數據交換都需要通過介面設備來實現，前者被稱為I/O介面，而後者則被稱為存儲器介面。存儲器通常在CPU的同步控制下工作，介面電路比較簡單；而I/O設備品種繁多，其相應的介面電路也各不相同，因此，習慣上說到介面只是指I/O介面。

一、I/0介面的概念

1、介面的分類

I/O介面的功能是負責實現CPU通過系統匯流排把I/O電路和 外圍設備聯系在一起，按照電路和設備的復雜程度，I/O介面的硬體主要分為兩大類：

（1）I/O介面晶元

這些晶元大都是集成電路，通過CPU輸入不同的命令和參數，並控制相關的I/O電路和簡單的外設作相應的操作，常見的介面晶元如定時／計數器、中斷控制器、DMA控制器、並行介面等。

（2）I/O介面控制卡

有若干個集成電路按一定的邏輯組成為一個部件，或者直接與CPU同在主板上，或是一個插件插在系統匯流排插槽上。

按照介面的連接對象來分，又可以將他們分為串列介面、並行介面、鍵盤介面和磁碟介面等。

2、介面的功能

由於計算機的外圍設備品種繁多，幾乎都採用了機電傳動設備，因此，CPU在與I/O設備進行數據交換時存在以下問題：

速度不匹配：I/O設備的工作速度要比CPU慢許多，而且由於種類的不 同，他們之間的速度差異也很大，例如硬碟的傳輸速度就要比列印機快出很多。

時序不匹配：各個I/O設備都有自己的定時控制電路，以自己的速度傳 輸數據，無法與CPU的時序取得統一。

信息格式不匹配：不同的I/O設備存儲和處理信息的格式不同，例如可以分為串列和並行兩種；也可以分為二進制格式、ACSII編碼和BCD編碼等。

信息類型不匹配：不同I／O設備採用的信號類型不同，有些是數字信號，而 有些是模擬信號，因此所採用的處理方式也不同。

基於以上原因，CPU與外設之間的數據交換必須通過介面來完成，通常介面有以下一些功能：

（1）設置數據的寄存、緩沖邏輯，以適應CPU與外設之間的速度差異，介面通常由一些寄存器或RAM晶元組成，如果晶元足夠大還可以實現批量數據的傳輸；

（2）能夠進行信息格式的轉換，例如串列和並行的轉換；

（3）能夠協調CPU和外設兩者在信息的類型和電平的差異，如電平轉換驅動器、數／模或模／數轉換器等；

（4）協調時序差異；

（5）地址解碼和設備選擇功能；

（6）設置中斷和DMA控制邏輯，以保證在中斷和DMA允許的情況下產生中斷和DMA請求信號，並在接受到中斷和DMA應答之後完成中斷處理和DMA傳輸。

3、介面的控制方式

CPU通過介面對外設進行控制的方式有以下幾種：

（1）程序查詢方式

這種方式下，CPU通過I/O指令詢問指定外設當前的狀態，如果外設准備就緒，則進行數據的輸入或輸出，否則CPU等待，循環查詢。

這種方式的優點是結構簡單，只需要少量的硬體電路即可，缺點是由於CPU的速度遠遠高於外設，因此通常處於等待狀態，工作效率很低

（2）中斷處理方式

在這種方式下，CPU不再被動等待，而是可以執行其他程序，一旦外設為數據交換准備就緒，可以向CPU提出服務請求，CPU如果響應該請求，便暫時停止當前程序的執行，轉去執行與該請求對應的服務程序，完成後，再繼續執行原來被中斷的程序。

中斷處理方式的優點是顯而易見的，它不但為CPU省去了查詢外設狀態和等待外設就緒所花費的時間，提高了CPU的工作效率，還滿足了外設的實時要求。但需要為每個I／O設備分配一個中斷請求號和相應的中斷服務程序，此外還需要一個中斷控制器（I／O介面晶元）管理I／O設備提出的中斷請求，例如設置中斷屏蔽、中斷請求優先順序等。

此外，中斷處理方式的缺點是每傳送一個字元都要進行中斷，啟動中斷控制器，還要保留和恢復現場以便能繼續原程序的執行，花費的工作量很大，這樣如果需要大量數據交換，系統的性能會很低。

（3）DMA（直接存儲器存取）傳送方式

DMA最明顯的一個特點是它不是用軟體而是採用一個專門的控制器來控制內存與外設之間的數據交流，無須CPU介入，大大提高CPU的工作效率。

在進行DMA數據傳送之前，DMA控制器會向CPU申請匯流排控制 權，CPU如果允許，則將控制權交出，因此，在數據交換時，匯流排控制權由DMA控制器掌握，在傳輸結束後，DMA控制器將匯流排控制權交還給CPU。

二、常見介面

1、並行介面

目前，計算機中的並行介面主要作為列印機埠，介面使用的不再是36針接頭而是25針D形接頭。所謂「並行」，是指8位數據同時通過並行線進行傳送，這樣數據傳送速度大大提高，但並行傳送的線路長度受到限制，因為長度增加，干擾就會增加，容易出錯。

現在有五種常見的並口：4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多數PC機配有4位或8位的並口，許多利用Intel386晶元組的便攜機配有EPP口，支持全部IEEE1284並口規格的計算機配有ECP並口。

標准並行口4位、8位、半8位：4位口一次只能輸入4位數據，但可以輸出8位數據；8位口可以一次輸入和輸出8位數據；半8位也可以。

EPP口（增強並行口）：由Intel等公司開發，允許8位雙向數據傳送，可以連接各種非列印機設備，如掃描儀、LAN適配器、磁碟驅動器和CDROM 驅動器等。

ECP口（擴展並行口）：由Microsoft、HP公司開發，能支持命令周期、數據周期和多個邏輯設備定址，在多任務環境下可以使用DMA（直接存儲器 訪問）。

目前幾乎所有的586機的主板都集成了並行口插座，標注為 Paralle1或LPT1，是一個26針的雙排針插座。

2、串列介面

計算機的另一種標准介面是串列口，現在的PC機一般至少有兩個串列口COM1和COM2。串列口不同於並行口之處在於它的數據和控制信息是一位接一位串列地傳送下去。這樣，雖然速度會慢一些，但傳送距離較並行口更長，因此長距離的通信應使用串列口。通常COM1使用的是9針D形連接器，而COM2有些使 用的是老式的DB25針連接器。

3、磁碟介面

（1）IDE介面

IDE介面也叫做ATA埠，只可以接兩個容量不超過528M的硬碟驅動器，介面的成本很低，因此在386、486時期非常流行。但大多數IDE介面不支持DMA數據傳送，只能使用標準的PCI／O埠指令來傳送所有的命令、狀態、數據。幾乎所有的586主板上都集成了兩個40針的雙排針IDE介面插座，分別標注為IDE1和IDE2。

（2）EIDE介面

EIDE介面較IDE介面有了很大改進，是目前最流行的介面。首先，它所支持的外設不再是2個而是4個了，所支持的設備除了硬碟，還包括CD－ROM驅動器磁碟備份設備等。其次，EIDE標准取消了528MB的限制，代之以8GP限制。第三，EIDE有更高的數據傳送速率，支持PIO模式3和模式4標准。

4、SCSI介面

SCSI（SmallComputerSystemInterface）小計算機系統介面，在做圖形處理和網路服務的計算機中被廣泛採用SCSI介面的硬碟。除了硬碟以外，SCSI介面還可以連接CD－ROM驅動器、掃描儀和列印機等，它具有以下特點：

可同時連接7個外設；

匯流排配置為並行8位、16位或32位；

允許最大硬碟空間為8.4GB（有些已達到9.09GB）；

更高的數據傳輸速率，IDE是2MB每秒，SCSI通常可以達到5MB每秒，FASTSCSI（SCSI－2）能達到10MB每秒，最新的SCSI－3甚至能夠達到40MB每秒，而EIDE最高只能達到16.6MB每秒；

成本較IDE和EIDE介面高很多，而且，SCSI介面硬碟必須和SCSI介面卡配合使用，SCSI介面卡也比IED和EIDE介面貴很多。

SCSI介面是智能化的，可以彼此通信而不增加CPU的負擔。在IDE和EIDE設備之間傳輸數據時，CPU必須介入，而SCSI設備在數據傳輸過程中起主動作用，並能在SCSI匯流排內部具體執行，直至完成再通知CPU。

5、USB介面

最新的USB串列介面標準是由Microsoft、Intel、Compaq、IBM等大公司共同推出，它提供機箱外的熱即插即用連接，用戶在連接外設時不用再打開機箱、關閉電源，而是採用「級聯」方式，每個USB設備用一個USB插頭連接到一個外設的USB插座上，而其本身又提供一個USB插座給下一個USB設備使用，通過 這種方式的連接，一個USB控制器可以連接多達127個外設，而每個外設間的距離可達5米。USB統一的4針圓形插頭將取代機箱後的眾多的串/並口（滑鼠、MODEM）鍵盤等插頭。USB能智能識別USB鏈上外圍設備的插入或拆卸。 除了能夠連接鍵盤、滑鼠等，USB還可以連接ISDN、電話系統、數字音響、列印機以及掃描儀等低速外設。

三、I/O擴展槽

I/O擴展槽即I/O信號傳輸的路徑，是系統匯流排的延伸，可以插入任意的標准選件，如顯示卡、解壓卡、MODEM卡和音效卡等。通過I/O擴展槽，CPU可對連接到該通道的所有I／O介面晶元和控制卡定址訪問，進行讀寫。

根據匯流排的類型不同，主板上的擴展槽可分為ISA、EISA、MAC、VESA和PCI幾種。

（1）ISA插槽

黑色，分為8位、16位兩種。16位的擴展槽可以插8位和16位的控制卡，但8位的擴展槽只能插8位卡。

（2）EISA插槽

棕色，外型、長度與16位的ISA卡一樣，但深度較大，可插入ISA與EISA控制卡。

（3）VESA插槽

棕色，位於16位ISA擴展插槽的下方，與ISA插槽配合使用。

（4）PCI插槽

白色，與VESA插槽一樣長，與ISA插槽平行，不需要與ISA插槽配合使用，而且只能插入PCI控制卡。由於主板的空間有限，PCI插槽要佔用ISA插槽的位置
參考資料：