深刻浅出计算机组成原理学习笔记：第四十三讲

咱们在前面的章节搭建了最简单的电路，在这里面，计算机的输入设备就是一个一个开关，输出设备呢，是一个一个灯泡。的确，早期发展的时候，计算机的核心是作“计算”。
咱们从“计算机”这个名字上也能看出这艺点。不论是中文名字“计算机”，仍是英文名字“Computer”，核⼼都是在”计算“这两个字上。不过，到了今天，这些“计算”的贡做，更多的是艺个幕后工做。

咱们讨论是使用本身的PC，仍是智能手机，这部分时间都是在和计算机进行各类“交互操做”。换句话说，就是在和输入输出设备打交道。这些输入输出设备也再也不是个一个开关，
或者一个一个灯泡。你在键盘上直接敲击的都是字符，而不是“0”和“1”，你在显示意器上看到的，也是直接的图形或者文字的画面，而不是一个一个闪亮或者关闭的灯泡。
想要了解这其中的关窍，那就请你和我一块儿来看一看，计算机里面的输入输出设备。

1、经典的适配器模式

一、硬件设备并非直接和CPU直接通讯的

二、内置在主板上的接口

 

三、CPU的三级缓存

2、经典的适配模式

一、把接口和实际设备分离

二、软件的设计模式口

三、Windows操做系统

 

3、CPU是如何控制I/O设备的？

 

首先是数据寄存器

而后是命令寄存器

而状态寄存器

4、发挥总线的价值

一、MIPS的CPU究竟是如何通讯

二、IntelX86

这个，其实也有点像咱们在设计模式⾥⾯的Command模式。咱们在总线上传输的，是一个个数据对象，而后各个接受这些对象的设备，再去根据对象内容，进行实际的解码和命令执行。

 

这是一张我本身的显卡，在设备管理器里面的资源（Resource）信息。你能够看到，里面既有MemoryRange，这个就是设备对应映射到的内存地址，也就是咱们上⾯所说的MMIO的访问方式
。一样的，里面还有I/O?Range，这个就是咱们上⾯所说的PMIO，也就是经过端⼝来访问I/O设备的地址。最后，里面还有一个IRQ，也就是会来⾃于这个设备的中断信号了。

5、总结与延伸

好了，讲到这里，不知道，如今你是否是能够把CPU的指令、总线和I/O设备之间的关系完全串联起来了呢？我来带你回顾一下。

CPU并非发送一个特定的操做指令来操做不一样的I/O设备。由于若是是那样的话，随着新的I/O设备的发明，咱们就要去扩展CPU的指令集了。

在计算机系统里面，CPU和I/O设备之间的通讯，是这么来解决的。

首先，在I/O设备这⼀侧，咱们把I/O设备拆分红，能和CPU通讯的接⼝电路，以及实际的I/O设备自己。接⼝电路里面有对应的状态寄存器、命令寄存器、数据寄存器、数据缓冲区和设备内存等等
。接⼝电路经过总线和CPU通讯，接收来⾃CPU的指令和数据。⽽接⼝电路中的控制电路，再解码接收到的指令，实际去操做对应的硬件设备。

而在CPU这⼀侧，对CPU来讲，它看到的并非已个个特定的设备，而是已个个内存地址或者端⼝地址。CPU只是向这些地址传输数据或者读取数据。所须要的指令和操做内存地址的指令其实没有什么本质差异。
经过软件层面对于传输的命令数据的定义，而不是提供特殊的新的指令，来实际操做对应的I/O硬件。