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输入输出系统概述输入输出系统（I/O系统）是计算机硬件的重要组成部分，负责实现计算机与外部设备之间的数据交换。在计算机组成原理中，I/O系统涉及的核心问题...

输入输出系统概述输入输出系统（I/O系统）是计算机硬件的重要组成部分，负责实现计算机与外部设备之间的数据交换。在计算机组成原理中，I/O系统涉及的核心问题包括数据传输、设备寻址和控制方式等。数据传输数据传输是指计算机与外部设备之间数据的交换过程。数据传输的方式主要分为串行传输和并行传输两种。串行传输数据一位接一位地按顺序传输，适用于长距离通信，但传输速度较慢并行传输多位数据同时传输，适用于短距离、高速的数据传输，但成本较高设备寻址设备寻址是指计算机如何识别和管理外部设备。在I/O系统中，每个设备通常都有一个唯一的地址，以便计算机能够准确地进行数据传输。设备寻址方式可以分为直接寻址和间接寻址两种。直接寻址计算机通过设备地址直接访问外部设备间接寻址计算机通过访问内存中的设备表来间接访问外部设备控制方式I/O控制方式决定了计算机与外部设备之间数据传输的方式和效率。常见的I/O控制方式包括程序查询方式、中断驱动方式、DMA方式和通道方式。程序查询方式程序查询方式是最简单的一种I/O控制方式。在这种方式下，CPU通过执行程序来主动查询外部设备是否准备好进行数据传输。如果设备已经准备好，CPU就进行数据传输；否则，CPU需要等待。程序查询方式的优点是控制简单，但缺点是CPU需要频繁查询设备状态，导致CPU利用率低下。中断驱动方式中断驱动方式是一种更为高效的I/O控制方式。在这种方式下，当外部设备准备好进行数据传输时，会向CPU发送一个中断请求。CPU在接收到中断请求后，会暂停当前程序的执行，转而处理中断请求。中断处理完成后，CPU继续执行原来的程序。中断驱动方式能够显著提高CPU的利用率，但中断处理本身也会消耗一定的CPU资源。DMA方式DMA（Direct Memory Access）方式是一种高速的I/O控制方式。在这种方式下，外部设备可以直接访问内存，而不需要通过CPU。当外部设备需要进行数据传输时，它会向DMA控制器发送请求。DMA控制器在接收到请求后，会接管对总线的控制，直接从内存读取数据或写入数据到内存。DMA方式能够显著提高数据传输的速度，减轻CPU的负担。通道方式通道方式是一种更为高级的I/O控制方式。在这种方式下，计算机系统中设置了一个或多个通道，每个通道负责管理一组外部设备。通道独立于CPU运行，可以执行自己的指令序列。当外部设备需要进行数据传输时，它会向对应的通道发送请求。通道在接收到请求后，会独立地执行数据传输操作，而不需要CPU的干预。通道方式能够进一步提高I/O系统的并行性和效率。总结I/O控制系统是计算机与外部设备之间数据交换的关键部分。不同的I/O控制方式具有不同的特点和适用场景。在实际应用中，需要根据具体的需求和场景选择合适的I/O控制方式，以提高计算机系统的整体性能和效率。