在什么情况下IO设备可以向CPU

⑴ 在什么条件下，i/o设备可以向cpu提出中断请求

I/O设备向CPU提出中断请求的条件是：
I/O接口中的设备工作完成状态为1（D=1），中断屏蔽码为0 （MASK=0），且CPU查询中断时，中断请求触发器状态为1（INTR=1）。

⑵ CPU与I/O设备之间的数据传送有哪几种方式

一、CPU与I/O设备之间的数据传送方式及特点：

1、查询控制方式：

CPU通过程序主动读取状态寄存器以了解接口情况，并完成相应的数据操作。查询操作需要在时钟周期较少的间隔内重复进行，因而CPU效率低。

2、中断控制方式：

当程序常规运行中，若外部有优先级更高的事件出现，则通过中断请求通知CPU，CPU再读取状态寄存器确定事件的种类，以便执行不同的分支处理。这种方式CPU效率高且实时性好。

3、DMA（Direct Memory Access）控制方式：

顾名思义，直接内存存取即数据传送的具体过程直接由硬件（DMA控制器）在内存和IO之间完成，CPU只在开始时将控制权暂时交予DMA，直到数据传输结束。这种方式传送速度比通过CPU快，尤其是在批量传送时效率很高。

4、通道控制方式：

基本方法同上述的DMA控制方式，只是DMA通过DMA控制器完成，通道控制方式有专门通讯传输的通道总线完成。效率比DMA更高。

二、端口介绍：

"端口"是英文port的意译，可以认为是设备与外界通讯交流的出口。端口可分为虚拟端口和物理端口，其中虚拟端口指计算机内部或交换机路由器内的端口，不可见。例如计算机中的80端口、21端口、23端口等。

物理端口又称为接口，是可见端口，计算机背板的RJ45网口，交换机路由器集线器等RJ45端口。电话使用RJ11插口也属于物理端口的范畴。

三、I/O端口的编址方式及特点：

1、统一编址方式

统一编址方式是从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置专门的I/O指令，有一部分对存储器使用的指令也可用于端口。

统一编址优点是指令类型多、功能齐全，不仅使访问I/O端口可实现输入/输出操作而且可对端口进行算数逻辑运算、移位等；另外能给端口较大的编址空间。缺点是端口占用了存储器的地址空间，使存储器容量减小，另外指令长度比专门I/O指令长，因而执行速度较慢。

2、独立编址方式

独立编址方式使接口中的端口地址单独编址而不和存储空间合在一起。

独立编址方式的优点是I/O端口地址不占用存储空间；使用专门的I/O指令对端口进行操作，I/O指令短执行速度快；并且由于专门I/O指令与存储器访问指令有明显的区别，使程序中I/O操作合存储器操作层次清晰，程序的可读性强。

缺点是指令少，只有输入与输出功能。是从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置专门的I/O指令，有一部分对存储器使用的指令也可用于端口。

四、CPU 与I/O接口电路之间传送的信息与表示的含义：

CPU 与I/O接口电路之间传送的信息有数据信息，包括三种形式：数字量、模拟量 、开关量。

状态信息是外设通过接口往 CPU 传送的，如：“准备好” (READY) 信号、“忙”（ BUSY ）信号。控制信息 是CPU通过接口传送给外设的，如：外设的启动信号、停止信号就是常见的控制信息。

(2)在什么情况下IO设备可以向CPU扩展阅读：

CPU与外设之间的数据交换必须通过接口来完成，通常I/O设备接口有以下一些功能：

（1）设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输；

（2）能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换；

（3）能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数/模或模/数转换器等；

（4）协调时序差异；

（5）地址译码和设备选择功能；

（6）设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。

⑶ io设备通过cpu与内存交换数据是什么意思不是说cpu的数据都是在内存中取的吗

全部数据都在内存里，io设备到底需要哪些数据还需要cpu进行寻址的，所以必须要经过cpu呀。

⑷ 在计算机中,是通过什么将cpu和内存及i/o设备连接在一起

通过主板上的电路 就是那一条条的亮线 笑话 正题
CPU 北桥线圈 内存是通过 FSB前端总线来连专接的 看看下面属的说明：
FSB 前端总线：以教科书的方式来描述前端总线就是“将数据以一个或多个配件传送到一个或多个目的配件的一组传输线”，以通俗的说法，就是多个配件间的公共连线（各城市间的通道），而在我们平常使用的电脑中，FSB实际上是将cpu连接到北桥芯片的总线，也就是说，一台计算机的FSB实际上是由CPU和北桥芯片共同决定的，也就是CPU和主板共同决定的，其它的配件如内存需要附从其行。可能很多人认为CPU是直连到内存的，但实际上不是，内存、显卡这些配件是通过北桥芯片联系的，也就是cpuà北桥芯片à内存、显卡，这箭头其实就是前端总线。就是各配件数据传输的高速公路。这条高速公路

⑸ I/O设备的启动要CPU通过指令进行控制么

肯定是要CPU控制的 有：程序查询方式、中断方式、DMA方式和通信方式 （下面复制的希望可以帮到你）
1、程序查询方式
程序查询方式也称为程序轮询方式，该方式采用用户程序直接控制主机与外部设备之间输入/输出操作。CPU必须不停地循环测试I/O设备的状态端口，当发现设备处于准备好(Ready)状态时，CPU就可以与I/O设备进行数据存取操作。这种方式下的CPU与I/O设备是串行工作的，输入/输出一般以字节或字为单位进行。这个方式频繁地测试I/O设备，I/O设备的速度相对来说又很慢，极大地降低了CPU的处理效率，并且仅仅依靠测试设备状态位来进行数据传送，不能及时发现传输中的硬件错误。但是这种方式的过程很简单，易理解，并且不需要额外硬件。
2、中断方式
当I/O设备结束(完成、特殊或异常)时，就会向CPU发出中断请求信号，CPU收到信号就可以采取相应措施。当某个进程要启动某个设备时，CPU就向相应的设备控制器发出一条设备I/O启动指令，然后CPU又返回做原来的工作。CPU与I/O设备可以并行工作，与程序查询方式相比，大大提高了CPU的利用率。但是在中断方式下，同程序查询方式一样，也是以字节或字为单位进行。但是该方法大大降低了CPU的效率，因为当中断发生的非常频繁的时候，系统需要进行频繁的中断源识别、保护现场、中断处理、恢复现场。这种方法对于以“块”为存取单位的块设备，效率是低下的。
3、DMA(直接内存存取)方式
DMA方式也称为直接主存存取方式，其思想是：允许主存储器和I/O设备之间通过“DMA控制器(DMAC)”直接进行批量数据交换，除了在数据传输开始和结束时，整个过程无须CPU的干预。每传输一个“块”数据只需要占用一个主存周期。
DMA方式下，一个完整的数据传输过程：
1)DMA初始化
当进程需要I/O设备进行数据输入输出时，CPU对DMA控制器初始化，并向I/O端口发出操作命令，提供准备传输的数据起始地址，需要传送的数据长度等信息送入到DMA控制器中的主存地址寄存器和传送字节计数器中。
2)DMA传输
DMA控制器获得总线控制权后，进行输出读写命令，直接控制主存与I/O设备之间的传输。在DMA控制器的控制下，数据传输过程中不需要CPU的参与。
3)DMA结束
当完成本次数据传输后，DMA控制器释放总线控制权，并向I/O设备端口发出结束信号。
4、I/O通道控制方式
通道(Channel)也称为外围设备处理器、输入输出处理机，是相对于CPU而言的。是一个处理器。也能执行指令和由指令的程序，只不过通道执行的指令是与外部设备相关的指令。是一种实现主存与I/O设备进行直接数据交换的控制方式，与DMA控制方式相比，通道所需要的CPU控制更少，一个通道可以控制多个设备，并且能够一次进行多个不连续的数据块的存取交换，从而大大提高了计算机系统效率
通道的类型
1)字节多路通道
2)数组选择通道
3)数组多路通道

⑹ 在什么条件和什么时间，CPU可以响应I/O的

I/O设备向CPU提出中断请求的条件是： I/O接口中的设备工作完成状态为1（D=1），中断屏蔽码为0 （MASK=0），且CPU查询中断时，中断请求触发器状态为1（INTR=1）。

⑺ 在什么条件下，i/o设备可以向cpu提出中断请求

一个中断请求在同时具备下列两个条件时，才有可能得到cpu响应：
①该中断源未被屏蔽；
②该中断请求在当前所有中断请求中级别最高。

⑻ 在用于cpu运算和io设备同步的什么方法中,cpu处于空闲状态,直到io操作完成

dma快速数据交换数据传输时，cpu不参与，处在空闲状态

⑼ 在cpu和i/o设备之间的信息传递方式哪一种占用cpu的时间最长，为什么

数据传送控制方式有程序直接控制方式、中断控制方式、DMA方式和通道方式4种。
程序直接控制方式就是由用户进程来直接控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。
它的优点是控制简单，也不需要多少硬件支持。
它的缺点是CPU和外围设备只能串行工作；
设备之间只能串行工作，无法发现和处理由于设备或其他硬件所产生的错误。
中断控制方式是利用向CPU发送中断的方式控制外围设备和CPU之间的数据传送。
它的优点是大大提高了CPU的利用率且能支持多道程序和设备的并行操作。
它的缺点是由于数据缓冲寄存器比较小，如果中断次数较多，仍然占用了大量CPU时间；
在外围设备较多时，由于中断次数的急剧增加，可能造成CPU无法响应中断而出现中断丢失的现象；
如果外围设备速度比较快，可能会出现CPU来不及从数据缓冲寄存器中取走数据而丢失数据的情况。
DMA方式是在外围设备和内存之间开辟直接的数据交换通路进行数据传送。
它的优点是除了在数据块传送开始时需要CPU的启动指令，在整个数据块传送结束时需要发中断通知CPU进行中断处理之外，不需要CPU的频繁干涉。
它的缺点是在外围设备越来越多的情况下，多个DMA控制器的同时使用，会引起内存地址的冲突并使得控制过程进一步复杂化。
通道方式是使用通道来控制内存或CPU和外围设备之间的数据传送。
通道是一个独立与CPU的专管输入／输出控制的机构，它控制设备与内存直接进行数据交换。
它有自己的通道指令，这些指令受CPU启动，并在操作结束时向CPU发中断信号。
该方式的优点是进一步减轻了CPU的工作负担，增加了计算机系统的并行工作程度。
缺点是增加了额外的硬件，造价昂贵。
端口是接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。
I/O端口的编址方式可以分为统一编址与独立编址两种。
统一编址方式是从存储器空间划出一部分地址空间给I/O设备，把I/O接口中的端口当作存储器单元一样进行访问，不设置专门的I/O指令，有一部分对存储器使用的指令也可用于端口。
统一编址的情况是：优点：指令类型多、功能齐全，不仅使访问I/O端口可实现输入/输出操作而且可对端口进行算数逻辑运算、移位等；
另外能给端口较大的编址空间。
缺点：端口占用了存储器的地址空间，使存储器容量减小，另外指令长度比专门I/O指令长，因而执行速度较慢。
独立编址使接口中的端口地址单独编址而不和存储空间合在一起。
独立编址的特点是：优点：I/O端口地址不占用存储空间；
使用专门的I/O指令对端口进行操作，I/O指令短执行速度快；
并且由于专门I/O指令与存储器访问指令有明显的区别，使程序中I/O操作合存储器操作层次清晰，程序的可读性强。
缺点：指令少，只有输入与输出功能。
CPU与I/O接口电路之间传送的信息有

⑽ （1）CPU访问I/O设备采用的指令有哪些CPU与I/O设备之间交换数据的控制方式有哪些比较其优、缺点

主板接口基础知识

CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。

一、I/0接口的概念

1、接口的分类

I/O接口的功能是负责实现CPU通过系统总线把I/O电路和 外围设备联系在一起，按照电路和设备的复杂程度，I/O接口的硬件主要分为两大类：

（1）I/O接口芯片

这些芯片大都是集成电路，通过CPU输入不同的命令和参数，并控制相关的I/O电路和简单的外设作相应的操作，常见的接口芯片如定时／计数器、中断控制器、DMA控制器、并行接口等。

（2）I/O接口控制卡

有若干个集成电路按一定的逻辑组成为一个部件，或者直接与CPU同在主板上，或是一个插件插在系统总线插槽上。

按照接口的连接对象来分，又可以将他们分为串行接口、并行接口、键盘接口和磁盘接口等。

2、接口的功能

由于计算机的外围设备品种繁多，几乎都采用了机电传动设备，因此，CPU在与I/O设备进行数据交换时存在以下问题：

速度不匹配：I/O设备的工作速度要比CPU慢许多，而且由于种类的不 同，他们之间的速度差异也很大，例如硬盘的传输速度就要比打印机快出很多。

时序不匹配：各个I/O设备都有自己的定时控制电路，以自己的速度传 输数据，无法与CPU的时序取得统一。

信息格式不匹配：不同的I/O设备存储和处理信息的格式不同，例如可以分为串行和并行两种；也可以分为二进制格式、ACSII编码和BCD编码等。

信息类型不匹配：不同I／O设备采用的信号类型不同，有些是数字信号，而 有些是模拟信号，因此所采用的处理方式也不同。

基于以上原因，CPU与外设之间的数据交换必须通过接口来完成，通常接口有以下一些功能：

（1）设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异，接口通常由一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输；

（2）能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换；

（3）能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数／模或模／数转换器等；

（4）协调时序差异；

（5）地址译码和设备选择功能；

（6）设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。

3、接口的控制方式

CPU通过接口对外设进行控制的方式有以下几种：

（1）程序查询方式

这种方式下，CPU通过I/O指令询问指定外设当前的状态，如果外设准备就绪，则进行数据的输入或输出，否则CPU等待，循环查询。

这种方式的优点是结构简单，只需要少量的硬件电路即可，缺点是由于CPU的速度远远高于外设，因此通常处于等待状态，工作效率很低

（2）中断处理方式

在这种方式下，CPU不再被动等待，而是可以执行其他程序，一旦外设为数据交换准备就绪，可以向CPU提出服务请求，CPU如果响应该请求，便暂时停止当前程序的执行，转去执行与该请求对应的服务程序，完成后，再继续执行原来被中断的程序。

中断处理方式的优点是显而易见的，它不但为CPU省去了查询外设状态和等待外设就绪所花费的时间，提高了CPU的工作效率，还满足了外设的实时要求。但需要为每个I／O设备分配一个中断请求号和相应的中断服务程序，此外还需要一个中断控制器（I／O接口芯片）管理I／O设备提出的中断请求，例如设置中断屏蔽、中断请求优先级等。

此外，中断处理方式的缺点是每传送一个字符都要进行中断，启动中断控制器，还要保留和恢复现场以便能继续原程序的执行，花费的工作量很大，这样如果需要大量数据交换，系统的性能会很低。

（3）DMA（直接存储器存取）传送方式

DMA最明显的一个特点是它不是用软件而是采用一个专门的控制器来控制内存与外设之间的数据交流，无须CPU介入，大大提高CPU的工作效率。

在进行DMA数据传送之前，DMA控制器会向CPU申请总线控制 权，CPU如果允许，则将控制权交出，因此，在数据交换时，总线控制权由DMA控制器掌握，在传输结束后，DMA控制器将总线控制权交还给CPU。

二、常见接口

1、并行接口

目前，计算机中的并行接口主要作为打印机端口，接口使用的不再是36针接头而是25针D形接头。所谓“并行”，是指8位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，容易出错。

现在有五种常见的并口：4位、8位、半8位、EPP和ECP，大多数PC机配有4位或8位的并口，许多利用Intel386芯片组的便携机配有EPP口，支持全部IEEE1284并口规格的计算机配有ECP并口。

标准并行口4位、8位、半8位：4位口一次只能输入4位数据，但可以输出8位数据；8位口可以一次输入和输出8位数据；半8位也可以。

EPP口（增强并行口）：由Intel等公司开发，允许8位双向数据传送，可以连接各种非打印机设备，如扫描仪、LAN适配器、磁盘驱动器和CDROM 驱动器等。

ECP口（扩展并行口）：由Microsoft、HP公司开发，能支持命令周期、数据周期和多个逻辑设备寻址，在多任务环境下可以使用DMA（直接存储器 访问）。

目前几乎所有的586机的主板都集成了并行口插座，标注为 Paralle1或LPT1，是一个26针的双排针插座。

2、串行接口

计算机的另一种标准接口是串行口，现在的PC机一般至少有两个串行口COM1和COM2。串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位串行地传送下去。这样，虽然速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此长距离的通信应使用串行口。通常COM1使用的是9针D形连接器，而COM2有些使 用的是老式的DB25针连接器。

3、磁盘接口

（1）IDE接口

IDE接口也叫做ATA端口，只可以接两个容量不超过528M的硬盘驱动器，接口的成本很低，因此在386、486时期非常流行。但大多数IDE接口不支持DMA数据传送，只能使用标准的PCI／O端口指令来传送所有的命令、状态、数据。几乎所有的586主板上都集成了两个40针的双排针IDE接口插座，分别标注为IDE1和IDE2。

（2）EIDE接口

EIDE接口较IDE接口有了很大改进，是目前最流行的接口。首先，它所支持的外设不再是2个而是4个了，所支持的设备除了硬盘，还包括CD－ROM驱动器磁盘备份设备等。其次，EIDE标准取消了528MB的限制，代之以8GP限制。第三，EIDE有更高的数据传送速率，支持PIO模式3和模式4标准。

4、SCSI接口

SCSI（SmallComputerSystemInterface）小计算机系统接口，在做图形处理和网络服务的计算机中被广泛采用SCSI接口的硬盘。除了硬盘以外，SCSI接口还可以连接CD－ROM驱动器、扫描仪和打印机等，它具有以下特点：

可同时连接7个外设；

总线配置为并行8位、16位或32位；

允许最大硬盘空间为8.4GB（有些已达到9.09GB）；

更高的数据传输速率，IDE是2MB每秒，SCSI通常可以达到5MB每秒，FASTSCSI（SCSI－2）能达到10MB每秒，最新的SCSI－3甚至能够达到40MB每秒，而EIDE最高只能达到16.6MB每秒；

成本较IDE和EIDE接口高很多，而且，SCSI接口硬盘必须和SCSI接口卡配合使用，SCSI接口卡也比IED和EIDE接口贵很多。

SCSI接口是智能化的，可以彼此通信而不增加CPU的负担。在IDE和EIDE设备之间传输数据时，CPU必须介入，而SCSI设备在数据传输过程中起主动作用，并能在SCSI总线内部具体执行，直至完成再通知CPU。

5、USB接口

最新的USB串行接口标准是由Microsoft、Intel、Compaq、IBM等大公司共同推出，它提供机箱外的热即插即用连接，用户在连接外设时不用再打开机箱、关闭电源，而是采用“级联”方式，每个USB设备用一个USB插头连接到一个外设的USB插座上，而其本身又提供一个USB插座给下一个USB设备使用，通过 这种方式的连接，一个USB控制器可以连接多达127个外设，而每个外设间的距离可达5米。USB统一的4针圆形插头将取代机箱后的众多的串/并口（鼠标、MODEM）键盘等插头。USB能智能识别USB链上外围设备的插入或拆卸。 除了能够连接键盘、鼠标等，USB还可以连接ISDN、电话系统、数字音响、打印机以及扫描仪等低速外设。

三、I/O扩展槽

I/O扩展槽即I/O信号传输的路径，是系统总线的延伸，可以插入任意的标准选件，如显示卡、解压卡、MODEM卡和声卡等。通过I/O扩展槽，CPU可对连接到该通道的所有I／O接口芯片和控制卡寻址访问，进行读写。

根据总线的类型不同，主板上的扩展槽可分为ISA、EISA、MAC、VESA和PCI几种。

（1）ISA插槽

黑色，分为8位、16位两种。16位的扩展槽可以插8位和16位的控制卡，但8位的扩展槽只能插8位卡。

（2）EISA插槽

棕色，外型、长度与16位的ISA卡一样，但深度较大，可插入ISA与EISA控制卡。

（3）VESA插槽

棕色，位于16位ISA扩展插槽的下方，与ISA插槽配合使用。

（4）PCI插槽

白色，与VESA插槽一样长，与ISA插槽平行，不需要与ISA插槽配合使用，而且只能插入PCI控制卡。由于主板的空间有限，PCI插槽要占用ISA插槽的位置
参考资料：