计算机组成原理学习笔记 - 第七、八章
- 外围设备
- 输入/输出系统
第 7 章 外围设备
外围设备概述
外围设备及其功能：除了 CPU 和主存外，计算机系统的每一部分都可作为一个外围设备来看待。外围设备的功能是在计算机和其他机器之间，以及计算机与用户之间提供联系。
外围设备的基本部分： - 存储介质，具有保存信息的物理特征。 - 驱动装置，用于移动存储介质。 - 控制电路，向存储介质发送数据或从存储介质接收数据。
外围设备的分类
磁盘存储设备
重点
磁表面存储器的优点：
- 存储容量大，位价格低；
- 记录介质可以重复使用；
- 记录信息可以长期保存而不丢失，甚至可以脱机存档；
- 非破坏性读出，读出时不需要再生信息。
当然，磁表面存储器也有缺点，主要是存取速度较慢，机械结构复杂，对工作环境要求较高。
磁盘上信息的分布
重点
盘片的上下两面都能记录信息，通常把磁盘片表面称为记录面。记录面上一系列同心圆称为磁道。每个盘片表面通常有几百到几千个磁道，每个磁道又分为若干个扇区，如图 7.8 所示。从图中看出，外面扇区比里面扇区面积要大。磁盘上的这种磁道和扇区的排列称为格式。
数据在磁盘上的记录格式：
对活动头磁组来说，磁盘地址是由记录面号（也称磁头号）磁道号和扇区号三部分组成的。
为进行读/写操作，要求定出磁道的起始位置，这个起始位置称为索引
磁盘存储器的每个扇区记录定长的数据，因此读/写操作是以扇区为单位一位一位串行进行的。每一个扇区记录一个记录块。
其中空白段用来留出一定的时间作为磁盘控制器的读写准备时间，序标被用来作为磁盘控制器的同步定时信号。序标之后即为本扇区所记录的数据。数据之后是校验字，它用来校验磁盘读出的数据是否正确。
磁盘存储器的技术指标
重点
存储密度：存储密度分道密度、位密度和面密度。道密度是沿磁盘半径方向单位长度上的磁道数，单位为道/英寸。位密度是磁道单位长度上能记录的二进制代码位数，单位为位/英寸。面密度是位密度和道密度的乘积，单位为位/英寸2。
存储容量：一个磁盘存储器所能存储的字节总数，称为磁盘存储器的存储容量。
格式化容量是指按照某种特定的记录格式所能存储信息的总量，也就是用户可以真正使用的容量。非格式化容量是磁记录表面可以利用的磁化单元总数。
平均寻址时间：寻址时间是指从读写命令发出后，磁头从某一起始位置移动至新的记录位置，再到磁道上需要访问的扇区移动到磁头下方所需的时间。这段时间包括寻道时间和等待时间。磁盘接到读/写指令后将磁头定位至所要访问的磁道上所需的时间，称为寻道时间或找道时间、定位时间。寻道完成后，磁道上需要访问的扇区移动到磁头下方所需的时间，称为等待时间或寻区时间、潜伏期、旋转延退。这两个时间都是随机变化的，因此往往使用平均值来表示。平均寻道时间是最大寻道时间与最小寻道时间的平均值，一般由厂家给出，目前典型的平均寻道时间小于 I/Oms。平均等待时间和磁转速有关，它用磁盘旋转一周所需时间的一半来表示。若表示磁旋转速率，单位是转/秒，则平均等待时间为 1/(2r)。
平均存取时间：存取（访问）时间是从读/写指令发出到开始第一笔数据读/写时所用的平均时间，包括寻道时间、等待时间及相关的内务操作时间。内务操作时间一般很短（一般在 0.2ms 左右）, 可忽略不计。故平均访问时间近似等于平均寻道时间+平均等待时间，即平均寻址时间。
平均读写时间：总的平均读写操作时间可表示为
Ts 表示平均寻道时间，b 表示传送的字节数，N 表示每磁道字节数，b/(rN) 表示数据传输时间。
数据传输率：磁盘存储器在单位时间内向主机传送数据的字节数，称为数据传输率。
单位时间内从硬盘 cache 向主机传送的数据信息量称为外部数据传率，与磁盘的接口类型和磁盘缓存大小有关。
磁存储器片上读写数据的速率则称为内部数据传输率，即磁头找到要访问的位置后，单位时间读/写的字节数，等于每个磁道上的字节数/磁旋转一周的时间。设磁旋转速度为 n 转/秒，每条磁道容量为 N 字节， 则内部数据传输率为
其中，D 为位密度，v 为磁盘旋转的线速度。
例题
例：计算磁盘技术指标
磁盘阵列 RAID
RAID 原理：其构造基础是利用数据分块技术和并行处理技术，在多个磁盘上交错存放数据，使之可以并行存取。在 RAID 控制器的组织管理下，可实现数据的并行存储、交叉存储、单独存储。由于阵列中的一部分磁盘存有冗余信息，一系统中某一磁盘失效，可以利用冗余信息重建用户信息。
用多个小容量磁盘代替一个大容量磁盘，并用分布数据的方法能够同时从多个磁盘中存取数据，因而改善了 I/O 性能，加了存储容量
显示设备
显示设备的分类：
重点
分辨率：分辨率是指显示器所能表示的像素个数。
灰度级：灰度级是指黑白显示器中所显示的像素点的亮暗差别，在彩色显示器中则表现为颜色的不同。
刷新：为了使人眼能看到稳定的图像显示，必须使电子束不断地重复扫描整个屏幕这个过程称为刷新
重点
刷新存储器：为了不断提供刷新图像的信号，必须把一帧图像信息存储在刷新存储器，也称视频存储器。其存储容量 M 由图像分辨率和灰度级決定。
分率 r 越高，颜色深度 C 越多，刷新存储器容量越大。
例题
例：刷新存储器的容量和带宽
第 8 章 输入/输出系统
CPU 与外设之间的信息交换方式
输入/输出接口与端口
CPU 输入输出操作的两个阶段：CPU 的输入输出操作实际上分为两个传输阶段
- I/O 接口与外设间的数据传送
- CPU 与 I/O 接口之间的数据传送
重点
CPU 与外设的连接
接口/端口：I/O 接口是由半导体介质构成的逻辑电路，它作为一个转换器，保证外部设备用计算机系统特性所要求的形式发送或接收信息。为了与 CPU 交互信息的方使，在接口内部一般要设置一些可以被 CPU 直接访的寄存器。这些寄存器称为端口 (Port)。例如，接口内用于接收来自 CPU 等主控设备的控制命令的寄存器称为命令端口，简称命令口，接口内向 CPU 报告 I/O 设备的工作状态的寄存器称为状态端口或状态口，接口内在外设和总线间交换数据的缓冲寄存器称为数据端口或数据口。
命令、状态和数据口都通过数据线和 CPU 通信
地址线用于给出要访问的 I/O 接口中寄存器的地址
控制线传输读/写信号
统一编址方式：输入输出设备接口中的控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等和内存单元样看待，它们和内存单元联合在一起编排地址。这样就可用访内存的指令（读、写指令）去访问 I/O 设备接口内的某个寄存器，因而不需要专门的 I/O 指令组。
I/O 独立编址方式：内存地址和 I/O 设备地址是分开的，访内存和访 I/O 设备使用不同的指令，即访问 I/O 设备有专门的 I/O 指令组。
输入/输出操作的一般过程
例题
例：计算 I/O 时间
I/O 接口与外设间的数据传送方式
- 速度极慢或简单的外围设备：无条件传送方式 对这类设备，如机械开关、发光二极管等，在任何一次数据交换之前，外设无需进行准备操作。 对于简单的慢速设备接口与外设之间只需要数据信号线，无需握手联络信号线，接口只需实现数据缓冲和寻址功能，故称为无条件传送方式或零线握手联络方式。
- 慢速或中速的外围设备：应答方式（异步传送方式） 由于这类设备的速度和主机的速度并不在一个数量级，或者由于设备（如键盘）本身是在不规则时间间隔下操作的 接口与外设之间在数据传送信号线之外安排若干条握手（联络、挂）信号线，用以在收发双方之间传递控制信息，指明何时能够交换数据 双线握手方式设置两条联络握手信号线：一条发方向收方发出的选通信号或请求信号，指明数据是否有效条收方向发方发出的应答信号，指明数据是否已经被取走。
- 高速的外围设备：同步传送方式 对于中等以上数据传送速率并按规则间隔工作的外部设各，接口以某一确定的时钟速率和外设交换信息。 一旦接口和外设确认同步，它们之间的数据交换便靠时钟脉冲控制来进行。
CPU 与 I/O 接口之间的数据传送
重点
- 无条件传送方式 无条件传送方式假设外设始终处于就绪状态，数据传送时，CPU 不必通过接口查询外设的状态，而直接执行 I/O 指令进行数据传输。显然，有当接口与外设之间采用无条件传送方式时，CPU 与接口之间能采用无条件传送方式。这种方式下，CPU 在端口读、写操作之前对目标设备的状态不作任何检测。当简单外设作为输入设备时，可使用三态缓冲器与数据总线相连：当简单外设作为输出设备时，输出一般采用锁存器。
- 程序查询（轮询）方式 多数外设每传送完一次数据总要进行一段时间的处理或准备才能传送一个数据，因此在数据传送之前，CPU 需要通过接口对目标设备的状态进行查询：如果外设已准备好传送数据则进行数据传送：如果外设未准备好传送数据，则 CPU 不断地査询并等待，直到外设准备好信息交互。 因此程序查询方式只适用于连接低速外设或者 CPU 任务不繁忙的情況。
- 程序中断方式 中断是外设备用来“主动”通知 CPU，准备送出输入数据或接收输出数据的一种方法。通常，当一个中断发生时，CPU 停其现行程序，而转向中断处理程序，从而可以输入或输出一个数据。当中断处理完毕后，CPU 又返回到原来执行的任务，并从其停止的地方开始执行程序。 中断方式硬件结构相对复杂，软件复杂度也提高了，服务开销时间较大。 每进行一次传送，CPU 必须执行一遍中断处理程序，完成一系列取指令、分析指令、执行指令的过程。而且，每进入一次中断处理程序，CPU 都要保护被打断的程序的下一条指令地址（断点）和状态条件寄存器的当前值：在中断处理程序中，通常还要保护及恢复通用数据寄存器。因此，每处理一次 I/O 交换，需几十微秒到几百微秒的时间。在指令流水方式中，中断发生或从中断返回时，指令队列预取的指令会全部作废。因此，在高速、成批传送数据时，中断方式难以满足速度要求。
- 直接内存访问（DMA）方式 DMA 控制器从 CPU 完全接管対总线的控制，数据交换不经过 CPU，而直接在内存和外围设备之间进行，以高速传送数据 主要的优点是数据传送速度很高， 传送速率受到内存访问时间的限制。与中断方式相比，需要更多的硬件。DMA 方式适用于内存和高速外围设备之间大批数据交换的场合。
- 通道和输入输出管理器 通道是一个具有特殊功能的简化版处理器，它可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送控制。更进一步，现代的很多高性能计算机系统为输入/出操作配置专用的处理器，称为输入输出处理器 (I/OP) 或者外围处理器
程序查询方式
在这种方式中，数据在 CPU 和外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制，是在 CPU 主动控制下进行的。当需要输入/输出时，CPU 暂停执行主程序，转去执行设备输入/输出的服务程序，根据服务程序中的 I/O 指令进行数据传送。
程序查询方式的接口
程序查询 I/O 设备流程
- 先向 I/O 设备发出命令字，请求进行数据传送
- 从 I/O 接口读入状态字。
- 检査状态字中的标志，看看数据交换是否可以进行。
- 假如这个设备没有准备就绪，则第 (2)、第 (3) 步重复进行，一直到这个设备准备好交换数据，发出准备就绪信号“ Ready。
- CPU 从 I/O 接口的数据缓冲寄存器输入数据，或者将数据从 CPU 输出至接口的数据缓冲寄存器。与此同时，CPU 将接口中的状态标志复位。
程序中断方式
中断的基本概念
中断的典型应用 - 实现 CPU 与外界进行信息交換的握手联络。一方面，中断可以实现 CPU 与外设的并行工作；另一方面，对于慢速 I/O 设备，使用中断方式可以有效提高 CPU 的效率 - 故障处理。中断可以用于处理常见的硬件故障，如掉电、校验错、运算出错等；也可以处理常见的软件故障，如溢出、地址越界、非法指令等。 - 实时处理。中断可以保证在事件出现的实际时间内及时地进行处理 - 程序调度。中断是操作系统进行多任务调度的手段 - 软中断（程序自愿中断）。软中断不是随机发生的，而是与子程序调用功能相似，但其调用接口简单，不依赖于程序入口地址，便于软件的升级维护和调用。
中断的过程：当 CPU 执行完一条现行指令时如果外设向 CPU 发出中断请求，那么 CPU 在满足响应条件的情況下，将发出中断响应信号，与此同时关闭中断 (“中断屏”触发器置“1”), 表示 CPU 不再受理另外一个设备的中析请求。这时，CPU 将寻找中断请求源是哪一个设备，并保存 CPU 自己的程序计数器 (PC) 的内容。然后，它将转移到处理该中断源的中断服务程 序。CPU 在保存现场信息，设备服务（如交換数据）以后，将恢复现场信息。在这些动作完成以后，开放中断 (“中断屏蔽”触发器清“0”), 并返回到原来被中断的主程序的下一条指令。
重点
中断的流程图
重点
内中断和外中断：机器内部原因导致出错引起的中断叫内中断，也叫异常。外部设备请求服务的中断叫外中断。
中断服务程序入口地址的获取
重点
向量中断是指 CPU 响应中断后，由中断机构自动将相应中断源的中断向量地址送入 CPU，由其指明中断服务程序入口地址并实现程序切换的中断方式。在向量中断方式中，每个中断源都对应一个中断服务程序，而中断服务程序的入口地址被称为中断向量。在有的系统中，中断向量还包括中断服务程序开始执行时的程序状态字 PSW 的初始值。一般而言，系统中所有的中断向量都按顺序存放在内存指定位置的一张中断向量表中，当 CPU 识别出某中断源时， 由硬件直接产生一个与该中断源对应的中断向量地址，以便能快速在中断向量表中找到并转入中断服务程序入口
在査询中断方式中，硬件不直接提供中断服务程序的入口地址，而是为所有中断服务程序安排一个公共的中断服务程序。在中断响应时，由公共的中断服务程序软件査询中断源，并跳转至相应中断服务子程序入口执行
但在查询中断方式中，查找中断源和获取中断服务程序入口地址都是由软件实现的，而中断优先级则与软件查询中断源的顺序相关，因此可以更灵活地调整中断优先级。
程序中断方式的基本 I/O 接口
标志触发器的功能 - 准备就绪触发器 (RD) 一旦设备做好一次数据的接收或发送，便发出一个设备动作完毕信号，使 RD 标志置“1”。在中断方式中，该标志用作中断源触发器，简称中断触发器 - 允许中断触发器 (EI) 可以用程序指令来置位。E1 为“1”时，某设备可以向 CPU 发出中断请求：EI 为“0”时，不能向 CPU 发出中断请求，这意味着某中源的中断请求被禁止。设置 E 标志的目的，就是通过软件来控制是否允许某设备发出中断请求。 - 中断请触发器 (IR) 它暂存中断请求线上由设备发出的中断请求信号。当 IR 标志为“1”时，表示设备发出了中断请求 - 中断屏触发器 (IM) 是 CPU 是香受理中断或批准中断的标志。IM 标志为“0”时 CPU 可以受理外界的中断请求，反之，IM 标志为“1”时，CPU 不受理外界的中断请求。
单级中断
重点
单级中断的概念：在单级中断系统中，所有的中断源都属于同一级， 所有中断源触发器排成一行，其优先次序是离 CPU 近的优先权高。当响应某一中断请求时执行该中断源的中断服务程序。在此过程中，不允许其他中断源再打断中断服务程序， 使优先权比它高的中断源也不能再打断。只有该中断服务程序执行完毕之后，才能响应其他中断。
排队及向量的产生：当 CPU 识别出某中断源时，由硬件直接产生一个与该中断源对应的向量地址，很快便引入中断服务程序。向量中断要求在硬件设计时考虑所有中断源的向量地址，而实际中断时只能产生一个向量地址。
多级中断
重点
一般说来，优先权高的中断级可以打断优先权低的中断服务程序，以程序嵌套方式进行工作。
一维多级中是指每一级中断中只有一个中断源，而二维多级中断是指每一数中断中有多个中断源。
重点
中断屏蔽寄存器：在多级中断中，中断屏蔽奇存器的内容是一个很重要的程序现场，因此在响应中断时，需要把中断屏蔽寄存器的内容保存起来，并设置新的中断屏蔽状态。一般在某一级中断被响应后，要置“1”（关）本级和优先权低于本级的中断屏蔽触发器，清“0”（开放）更高级的中断屏蔽触发器，以此来实现正常的中断嵌套
中断嵌套：在多级中断之间可以实现中断嵌套，但是同一级内有不同中断源的中断是不能嵌套的，必须是处理完一个中断后再响应和处理同一级内其他中断源。
多级中断源的识别 每个中断请求信号保存在“中断请求”触发器中，经“中断屏蔽”触发器控制后，可能有若干个中断请求信号 IR 进入线框所示的排队电路。排队电路在若干中断源中決定首先响应哪个中断源，并在其对应的输出线 IRi上给出“1”信号，而其他各线为“0”信号 (IR1~IR4 中只有一个信号有效）。之后，编码电路根据排上队的中断源输出信号 IRi, 产生一个预定的地址码，转向中断服务程序入口地址。
例题
例：二维中断
例：中断时间计算
DMA 方式
DMA 的基本概念
在这种方式中， DMA 控制器从 CPU 完全接对总线的控制，据交换不经过 CPU，而直接在内存和 I/O 设备之间进行。DMA 方式一般用于高速传送成组数据
DMA 方式的主要优点是速度快。由于 CPU 根本不参加传送操作，因此就省去了 CPU 取指令、取数、送数等操作。
重点
DMA 方式的特点：DMA 方式以响应随机请求的方式，实现主存与 I/O 设备间的快速数据传送。DMA 方式并不影响 CPU 的程序执行状态，只要不存在访存冲突，CPU 就可以继续执行自身的程序但是 DMA 只能处理简单的数据传送，不能在传送数据的同时进行判断和计算。
与査询方式相比，在 DMA 方式中 CPU 不必等待查询，可以执行自身的程序，而且直接由硬件 (DMA 控制器）控制传输过程，CPU 不必执行指令。与中断方式相比，DMA 方式仅需占用系统总线，不切换程序，因而 CPU 可与 DMA 传送并行工作；DMA 可以实现简单的数据传送，难以识别和处理复杂事态。
由于 DMA 传送开始的时间是随机的，但开始传送后需要进行连续批量的数据交换，因此 DMA 方式非常适合主存与高速 I/O 设备间的简单数据传送
DMA 传送方式
- 成组连续传送方式：当外围设备要求传送一批数据时，由 DMA 控制器发一个停止信号给 CPU，要求 CPU 放弃对地址总线、数据总线和有关控制总线的使用权。DMA 控制器获得总线控制权以后开始进行数据传送。在一批数据传送完毕后，DMA 控制器通知 CPU 可以使用内存，并把总线控制权交还给 CPU 这种传送方法的优点是控制简单，它适用于数据传输很高的设备进行成组传送。缺点是在 DMA 控制器访内阶段，内存的效能没有充分发挥，相当一部分内存工作周期是空的。
- 周期挪用方式：当 I/O 设备没有 DMA 请求时，CPU 按程序要求访问内存 I/O 设备有 DMA 请求，则由 I/O 设备用一个或几个内存周期。 I/O 设备要求 DMA 传送时可能遇到两种情況：一种是此时 CPU 不需要访内，如 CPU 正在执行乘法指令。由于乘法指令执行时间较长，此时 I/O 访内与 CPU 访内没有冲突，即 I/O 设备用一两个内存周期对 CPU 执行程序没有任何影响。另一种是 I/O 设备要求访内时 CPU 也要求访内，这就产生了访内沖突，在这种情况下 I/O 设备访内优先，因为 I/O 访内有时间要求，前一个 I/O 数据必须在下一个访内请求到来之前存取完毕。显然，在这种情况下 I/O 设备用一两个内存周期，意味着 CPU 延缓了对指令的执行，或者更明确地说，在 CPU 执行访内指令的过程中插入 DMA 请求，挪用了一两个内存周期。 因此，周期挪用的方法适用于 I/O 设备读写周期大于内存存储周期的情况。
- 透明 DMA 方式 一个 CPU 周期可分为 C1 和 C2 两个分周期，其中 C1 专供 DMA 控制器访内，C2 专供 CPU 访内这种方式不需要总线使用权的申请、建立和归还过程，总线使用权是通过 C1 和 C2 分时控制的。CPU 和 DMA 控制器各自有自己的访内地址寄存器、数据寄存器和读/写信号等控制寄存器。在 C1 周期中，如果 DMA 控制器有访内请求，可将地址、数据等信号送到总线上。在 C2 周期中，如 CPU 有访内请求，同样传送地址、数据等信号。
基本的 DMA 控制器
DMA 控制器的组成
- 内存地址计数器：用于存放内存中要交换的数据的地址
- 字计数器：用于记录传送数据块的长度（多少字数）。
- 数据缓冲寄存器：用于暂存每次传送的数据（一个字）。
- DMA 请求标志：每当设备准备好一个数据字后给出一个控制信号，使“DMA 请求”标志置“1”。
- 控制/状态逻辑：由控制和时序电路以及状态标志等组成，用于修改内存地址计数器和字计数器，指定传送类型（输入或输出）, 并对“DMA 请求”信号和 CPU 响应信号进行协调和同步。
- 中断机构：当字计数器溢出时（全 0), 意味着一组数据交换完毕，由溢出信号触发中断机构，向 CPU 提出中断报告。
重点
DMA 数据传送过程 DMA 的数据块传送过程可分为三个阶段：传送前预处理：正式传送；传送后处理。
预处理阶段由 CPU 执行几条输入输出指令，测试设备状态，向 DMA 控制器的设备地址寄存器中送入设备号并启动设备，向内存地址计数器中送入起始地址，向字计数器中送入交换的数据字个数。在这些工作完成后，CPU 继续执行原来的主程序。
当外设准备好发送数据（输入）或接受数据（输出）时，它发出 DMA 请求，由 DMA 控制器向 CPU 发出总线使用权的请求 (HOLD)。图 8.17 示出了成组连续传送方式的 DMA 传送数据的流程图。当外围设备发出 DMA 请求时，CPU 在指令周期执行结束后响应该请求并使 CPU 的总线驱动器处于第三态（高阻状态）。之后，CPU 与系统总线相脱离，而 DMA 控制器接管数据总线与地址总线的控制，并向内存提供地址，于是，在内存和外围设备之间进行数据交换。每交换一个字，则地址计数器和字计数器加“1”，当计数值到达零时， DMA 操作结束，DMA 控制器向 CPU 提出中断报告。
DMA 的数据传送是以数据块为基本单位进行的，因此，每次 DMA 控制器占用总线后， 无论是数据输入操作，还是输出操作，都是通过循环来实现的。当进行输入操作时，外围设备的数据（一次一个字或一字节）传向内存；当进行输出操作时，内存的数据传向外围设备 DMA 的后处理进行的工作是，一旦 DMA 的中断请求得到响应，CPU 停止主程序的执行，转去执行中断服务程序做一些 DMA 的结束处理工作。这些工作包括校验送入内存的数据是否正确；决定继续用 DMA 方式传送下去，还是结東传送：测试在传送过程中是否发生了错误等。
选择型和多路型 DMA 控制器
选择型 DMA 控制器：它在物理上可以连接多个设备，而在逻辑上只允许连接一个设备。换句话说，在某一段时间内只能为一个设备服务。
多路型 DMA 控制器：多路型 DMA 控制器却适合于同时为多个慢速外围设备服务。
多路型 DMA 不仅在物理上可以连接多个外围设备，而且在逻辑上也允许这些外围设备同时工作，各设备以字节交叉方式通过 DMA 控制器进行数据传送。
例题
例：多路型 DMA 控制器
通道方式
重点
通道的功能
通道是一个特殊功能的处理器，它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制，而 CPU 将“传输控制”的功能下放给通道后只负责“数据处理”功能。这样，通道与 CPU 分时使用存储器，实现了 CPU 内部运算与 I/O 设备的并行工作。
CPU 是通过执行 I/O 指令以及处理来自通道的中断，实现对通道的管理。来自通道的中断有两种，一种是数据传送结束中断，另一种是故障中断。
通道通过使用通道指令来控制 I/O 模块进行数据传送操作，并以通道状态字接收 I/O 模块反映的外围设备的状态。
模块的具体任务如下： - 从通道接受通道指令，控制外围设备完成所要求的操作。 - 向通道反映外围设备的状态。 - 将各种外围设备的不同信号转换成通道能够识别的标准信号。
根据通道的工作方式，通道分为选择通道、多路通道两种类型 - 选择通道又称高速通道，在物理上它可以连接多个设备，但是这些设备不能同时工作在某一段时间内通道只能选择一个设备进行工作。 - 多路通道又称多路转换通道，在同一时间能处理多个 I/O 设备的数据传输。它又分为数组多路通道和字节多路通道。
通道结构的 I/O 处理器，通常称为输入输出处理器 (IOP)。IOP 可以和 CPU 并行工作，提供高速的 DMA 处理能力，实现数据的高速传送。但是它不是独立于 CPU 工作的而是主机的一个部件。
外围处理机 (PPU) 基本上是独立于主机工作的，它有自己的指令系统完成算术/逻辑运算，读/写主存储器，与外设交换信息等。
通用 I/O 标准接口
SCSI 是小型计算机系接口的简称，其设计思想来源于 IBM 大型机系统的 I/O 通道结构，目的是使 CPU 摆脱对各种设备的繁杂控制。
计算机组成原理学习笔记 - 第七、八章