IO接口与总线

io工作原理IO（输入/输出）是指计算机系统与外部设备进行信息交换的过程。

IO的工作原理主要包括以下几个步骤：1. 发送请求：当应用程序需要与外部设备交互时，它会发送一个IO请求给操作系统。

请求中包含了需要进行的IO操作（如读取、写入、打开、关闭等）以及相关的参数（如文件名、文件路径等）。

2. 调度处理：操作系统接收到IO请求后，会将其放入一个IO请求队列中进行调度处理。

调度算法根据一定的策略，如先进先出（FIFO）、优先级等，来确定下一个要处理的请求。

3. 总线传输：一旦某个IO请求被调度出队列，操作系统会将该请求发送给适当的设备控制器。

设备控制器负责控制外部设备的工作，将数据传输到或从外部设备中读取。

4. 缓冲处理：为了提高IO性能，计算机系统通常会使用缓冲区（Buffer）来暂时存储IO数据。

当IO设备读取或写入数据时，数据会首先存储在缓冲区中，然后根据需要进行处理。

5. 中断响应：设备控制器在数据传输完成或发生错误时会发出中断信号。

中断控制器接收到中断信号后，会通知操作系统有新的中断事件发生，并将控制权转交给相应的中断服务程序。

6. 数据交换：当IO设备完成数据传输后，系统会将数据从缓冲区中转移到应用程序的内存空间或文件系统中。

对于输入操作，数据会从设备控制器经过总线传输到缓冲区，然后移动到内存中。

对于输出操作，数据会从内存移动到缓冲区，然后经过总线传输到设备控制器输出到外部设备。

整个IO过程中，操作系统起到了协调和管理的作用，负责为应用程序提供统一的IO接口，调度IO请求，并处理中断事件。

外部设备和设备控制器负责实际的数据传输和处理。

通过这种方式，计算机系统实现了与外部设备的高效交互。

单片机I/O总线通信协议
该总线采用P0口做I/O数据口，P1.0作为总线脉冲输出，P1.1和P1.2作为I/O端口地址，P1.3为I/O读信号，P1.4为I/O写信号，P1.5为I/O设备READY信号，P3.2和P3.3作为中断输入。

总线接口表：
I/O地址输出0
I/O写信号
I/O设备READY信号000
I/O写INIT数据0
I/O读信号
I/O设备READY信号000
I/O读I/O信息数据0
I/O设备写数据时序图
I/O地址输出0
I/O写信号
I/O设备READY信号000
I/O写控制数据0
I/O设备READY信号000
I/O写数据
I/O设备读数据时序图
I/O地址输出0
I/O写信号
I/O设备READY信号000
I/O写读控制数据0
I/O设备READY信号000
I/O读数据
I/O端口初始化时I/O设备回复数据定义
I/O端口控制命令:在I/O端口控制命令中，包含I/O端口初始化命令、键盘读取命令、显示数据传送命令、硬盘读写命令等。

I/O端口初始化命令、键盘读取命令和显示传送命令为单字节命令；硬盘读写命令为4字节命令。

命令第一个字节的高4位是命令代码，硬盘命令的低4位是发送和读取的扇区数，其他命令的低4位暂时为空。

I/O端口控制命令。

IO设备——IO设备的概念⼀.早期阶段：CPU和IO设备串⾏⼯作，分散连接，I/O设备与主存交换信息必须经过CPU.程序查询⽅式：由CPU通过程序不断查询IO设备是否⼰做好准备，从⽽控制IO设备与主机交换信息。

⼆.接⼝模块和DMA阶段：CPU和IO并⾏⼯作，总线连接，IO设备通过接⼝模块连接总线上与CPU交流中断⽅式：只在设备准备就绪并向CPU发出中断请求时才予以响应。

DMA（直接存储器存取）⽅式：主存和IO设备之间有⼀条直接数据通路，当主存和设备交换信息时，⽆需调⽤中断服务程序，CPU⼯作不受影响三.具有IO通道结构的阶段通道：负责管理IO设备以及实现主存与I/O设备之间交换信息的部件(具有特殊功能的处理器);应⽤于⼤中型计算机系统；每个通道挂接若⼲外设通道指令:独⽴执⾏⽤通道指令编写的输⼊输出程序，是从属于CPU的专⽤处理器,依据CPU的I/O指令进⾏启动、停⽌或改变⼯作状态。

依赖通道管理的IO设备在与主机交换信息时，CPU不直接参与管理，故提⾼了CPU的资源利⽤率。

四.具有IO处理机（外围处理机）阶段：基本独⽴于主机⼯作，既可完成I/O通道要完成的I/O控制，⼜可完成码制变换、格式处理、数据块检错、纠错等操作。

具有处理机的输⼈输出系统与CPU⼯作的并⾏性更⾼，IO系统更独⽴性。

IO系统由IO软件和IO硬件两部分构成1.I/O软件:驱动程序、⽤户萨序、管理程序、升级补丁等。

通常采⽤IO指令和通道指令实现CPU和I/O设备的信息交换。

IO指令：是CPU指令的⼀部分。

包括操作码（识别IO指令），命令码（具体操作），设备码（操作对象）指令通道：通道⾃⾝的指令，指出数据的⾸地址，传送字数，操作命令。

通道指令放在主存中；由CPU执⾏启动IO设备的指令，由通道代替CPU对IO设备进⾏管理2.IO硬件:外部设备、设备控制器和接⼝、I/O总线等。

IO⽅式：程序查询⽅式：CPU启动IO程序后，在IO准备及传送数据期间不能执⾏原程序，只能不断查询IO的准备状态。

io外部设备通常指的是计算机外部的设备，包括打印机、扫描仪、鼠标、键盘、显示器等。

这些设备与计算机之间会通过一定的接口标准进行数据传输和通讯。

在计算机技术发展的过程中，不同的io设备和接口标准随之诞生，这些标准的发展对计算机的性能、效率和兼容性都有着重要的影响。

一、常见io外部设备及其接口标准1. 打印机：打印机是一种常见的io外部设备，它通过与计算机连接的接口标准来实现数据传输和打印功能。

常见的打印机接口标准包括并行口、USB接口和网络打印接口。

2. 扫描仪：扫描仪是用于将纸质文档或照片转换为数字格式的设备，通常与计算机通过USB接口或网络连接进行数据传输。

3. 鼠标和键盘：鼠标和键盘是计算机的常用输入设备，它们通常通过PS/2接口或USB接口与计算机连接。

4. 显示器：显示器是计算机的输出设备，常见的接口标准包括VGA接口、HDMI接口和DisplayPort接口。

5. 外部存储设备：外部硬盘、U盘和存储卡等外部存储设备通常通过USB接口与计算机连接，实现数据传输和存储功能。

6. 音频设备：音箱、耳机、麦克风等音频设备通常通过3.5mm音频接口或USB接口与计算机连接。

二、常见的io总线标准1. PCI总线：PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是一种常见的计算机扩展总线，用于连接计算机主板和各类外部设备。

PCI 总线的带宽较大，能够支持高速数据传输，常见于台式机和服务器等设备中。

2. USB总线：USB（Universal Serial Bus）总线是一种通用的外部设备连接接口标准，具有热插拔、高速传输等特点，广泛应用于各类计算机和外部设备之间的数据传输和连接。

3. FireWire总线：FireWire（IEEE 1394）总线是一种高速的串行总线标准，用于连接计算机和外部设备，主要用于音视瓶设备和外部存储设备等高速数据传输场景。

4. SATA总线：SATA（Serial ATA）总线是一种串行ATA接口标准，用于连接计算机主板和硬盘、光驱等存储设备，具有高速、稳定的特点，是当前主流的存储设备连接接口。