（二）IO接口

1. 基本结构

定义：输入输出接口 (I/O接口)：是主机和外设之间的交接界面，通过接口可以实现主机和外设之间的信息交换；
目的：
- 解决 IO 设备速度和 CPU 不匹配的问题；
- 降低 CPU 管理设备的复杂度；
职能：中间件；
- 对上连接 CPU，负责和 CPU 通信，交换数据；
- 对下管理 IO 设备；

2. 功能

功能	对应组成部分
选址	设备选择电路
传命令	命令寄存器、命令译码器
传数据	数据缓冲寄存器
反映设备状态	设备状态标记

3. IO 端口

3.1. 概念

IO 端口是指接口电路中可以被 CPU 直接访问的寄存器；
若干个 IO 端口 + 控制逻辑电路 = IO 接口；

3.2. 分类

数据端口；
命令端口；
状态端口；
注意：没有地址端口，地址线选择 IO 设备的功能由设备选择电路完成；

3.3. 功能

CPU 和 IO 设备之间的数据交换都是通过 IO 端口实现的；
- 即：CPU $\leftrightarrow$ IO 端口 $\leftrightarrow$ IO 设备；
CPU 通过输入指令从 IO 端口读数据，通过输出指令写数据；
不同端口权限不同，端口可以是只读或只写的；

4. IO 端口编址

4.1. 独立编址

概念：IO 端口和主存分开编址，读写控制线也分开；
对 IO 端口访存时，需要专门的 IO 指令；
⭐IO 指令为特权指令，只有 CPU 才能执行；
特点：编址清晰，速度快，但是复杂性较高；

4.2. 统一编址

概念：IO 端口和主存统一编址，按照地址码区分 IO 端口和主存单元；
访存 IO 端口和访存主存是统一指令；
特点：容易理解，无需专门指令，但是占用主存地址空间，且速度较慢；

习题

1. 下列说法正确的是
- A. 按照不同数据传送方式，将接口分为同步传送接口和异步传送接口；
- B. 在统一编址方式下，存储单元和 IO 设备是靠不同的地址线来区分；
- C. 在独立编址方式下，存储单元和 IO 设备是靠不同的地址线来区分；
- D. 在独立编址方式下，CPU需要设置专门的输入/输出指令访问端口；
- 答案：D
- 解析：
  - A. 数据传输分并行和串行，而不是同步和异步。同步和异步是指对收发端的控制方式；
  - B. 应该是地址码；
  - C. 应该是不同的指令；