I/O系统概述

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1 I/O系统基本概念 #

mindmap
    id1[I/O系统基本概念]
        id1-1[I/O系统定义与作用]
        id1-2[输入/输出系统的基本概念]
        id1-3[I/O系统在计算机体系结构中的地位]
        id1-4[I/O系统的主要功能与目标]
        id1-5[I/O系统发展历程]
        id1-6[早期计算机的I/O方式]
        id1-7[I/O系统技术演进]
        id1-8[现代I/O系统特点]
        id1-9[I/O系统性能指标]
        id1-10[数据传输速率]
        id1-11[响应时间]
        id1-12[吞吐量]
        id1-13[可靠性指标]
I/O系统定义与作用
输入/输出系统的基本概念
I/O系统在计算机体系结构中的地位
I/O系统的主要功能与目标
I/O系统发展历程
早期计算机的I/O方式
I/O系统技术演进
现代I/O系统特点
I/O系统性能指标
数据传输速率
响应时间
吞吐量
可靠性指标

2 I/O设备分类与特性 #

按数据传输方式分类
字符设备
块设备
网络设备
按设备功能分类
输入设备
输出设备
存储设备
通信设备
常见I/O设备特性
键盘、鼠标特性
显示器特性
硬盘、固态硬盘特性
打印机特性
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    id2[I/O设备分类与特性]
        id2-1[按数据传输方式分类]
        id2-2[字符设备]
        id2-3[块设备]
        id2-4[网络设备]
        id2-5[按设备功能分类]
        id2-6[输入设备]
        id2-7[输出设备]
        id2-8[存储设备]
        id2-9[通信设备]
        id2-10[常见I/O设备特性]
        id2-11[键盘、鼠标特性]
        id2-12[显示器特性]
        id2-13[硬盘、固态硬盘特性]
        id2-14[打印机特性]

3 I/O接口技术 #

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    id3[I/O接口技术]
        id3-1[I/O接口基本结构]
        id3-2[接口功能模块]
        id3-3[数据寄存器]
        id3-4[状态寄存器]
        id3-5[控制寄存器]
        id3-6[接口标准与规范]
        id3-7[并行接口标准]
        id3-8[串行接口标准]
        id3-9[USB接口技术]
        id3-10[PCI/PCIe接口]
        id3-11[接口控制方式]
        id3-12[程序查询方式]
        id3-13[中断控制方式]
        id3-14[DMA控制方式]
        id3-15[通道控制方式]
I/O接口基本结构
接口功能模块
数据寄存器
状态寄存器
控制寄存器
接口标准与规范
并行接口标准
串行接口标准
USB接口技术
PCI/PCIe接口
接口控制方式
程序查询方式
中断控制方式
DMA控制方式
通道控制方式

4 I/O数据传输方式 #

程序控制I/O
无条件传送
条件查询传送
程序控制I/O优缺点
中断驱动I/O
中断概念与分类
中断处理过程
中断向量表
中断优先级
直接存储器访问
DMA工作原理
DMA控制器结构
DMA传输过程
周期窃取技术
通道控制方式
通道概念与类型
通道程序
通道工作过程
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    id4[I/O数据传输方式]
        id4-1[程序控制I/O]
        id4-2[无条件传送]
        id4-3[条件查询传送]
        id4-4[程序控制I/O优缺点]
        id4-5[中断驱动I/O]
        id4-6[中断概念与分类]
        id4-7[中断处理过程]
        id4-8[中断向量表]
        id4-9[中断优先级]
        id4-10[直接存储器访问]
        id4-11[DMA工作原理]
        id4-12[DMA控制器结构]
        id4-13[DMA传输过程]
        id4-14[周期窃取技术]
        id4-15[通道控制方式]
        id4-16[通道概念与类型]
        id4-17[通道程序]
        id4-18[通道工作过程]

5 I/O总线技术 #

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    id5[I/O总线技术]
        id5-1[总线基本概念]
        id5-2[总线定义与分类]
        id5-3[总线性能参数]
        id5-4[总线仲裁机制]
        id5-5[系统总线]
        id5-6[地址总线]
        id5-7[数据总线]
        id5-8[控制总线]
        id5-9[外部总线标准]
        id5-10[ISA总线]
        id5-11[PCI总线]
        id5-12[AGP总线]
        id5-13[PCI Express总线]
总线基本概念
总线定义与分类
总线性能参数
总线仲裁机制
系统总线
地址总线
数据总线
控制总线
外部总线标准
ISA总线
PCI总线
AGP总线
PCI Express总线

6 I/O软件原理 #

I/O软件层次结构
用户层I/O软件
设备无关操作系统软件
设备驱动程序
中断处理程序
设备驱动程序
驱动程序功能
驱动程序结构
驱动程序开发
I/O调度算法
先来先服务
最短寻道时间优先
扫描算法
循环扫描算法
mindmap
    id6[I/O软件原理]
        id6-1[I/O软件层次结构]
        id6-2[用户层I/O软件]
        id6-3[设备无关操作系统软件]
        id6-4[设备驱动程序]
        id6-5[中断处理程序]
        id6-6[设备驱动程序]
        id6-7[驱动程序功能]
        id6-8[驱动程序结构]
        id6-9[驱动程序开发]
        id6-10[I/O调度算法]
        id6-11[先来先服务]
        id6-12[最短寻道时间优先]
        id6-13[扫描算法]
        id6-14[循环扫描算法]

7 典型I/O设备工作原理 #

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    id7[典型I/O设备工作原理]
        id7-1[磁盘存储系统]
        id7-2[磁盘物理结构]
        id7-3[磁盘读写原理]
        id7-4[磁盘性能参数]
        id7-5[RAID技术]
        id7-6[显示系统]
        id7-7[显示原理]
        id7-8[显卡组成]
        id7-9[显示存储器]
        id7-10[图形加速技术]
        id7-11[网络接口]
        id7-12[网卡工作原理]
        id7-13[网络协议处理]
        id7-14[数据包收发过程]
磁盘存储系统
磁盘物理结构
磁盘读写原理
磁盘性能参数
RAID技术
显示系统
显示原理
显卡组成
显示存储器
图形加速技术
网络接口
网卡工作原理
网络协议处理
数据包收发过程

8 I/O系统性能优化 #

缓存技术
磁盘缓存
缓冲区管理
预取技术
I/O并行处理
设备级并行
通道级并行
控制器级并行
负载均衡技术
I/O负载分布
动态负载调整
性能监控与调优
mindmap
    id8[I/O系统性能优化]
        id8-1[缓存技术]
        id8-2[磁盘缓存]
        id8-3[缓冲区管理]
        id8-4[预取技术]
        id8-5[I/O并行处理]
        id8-6[设备级并行]
        id8-7[通道级并行]
        id8-8[控制器级并行]
        id8-9[负载均衡技术]
        id8-10[I/O负载分布]
        id8-11[动态负载调整]
        id8-12[性能监控与调优]

9 现代I/O技术发展 #

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    id9[现代I/O技术发展]
        id9-1[高速串行接口]
        id9-2[Thunderbolt技术]
        id9-3[USB 3.x/4.0]
        id9-4[SATA/SAS接口]
        id9-5[虚拟化I/O技术]
        id9-6[I/O虚拟化概念]
        id9-7[SR-IOV技术]
        id9-8[虚拟设备驱动]
        id9-9[新兴I/O技术]
        id9-10[NVMe技术]
        id9-11[光互连技术]
        id9-12[无线I/O技术]
高速串行接口
Thunderbolt技术
USB 3.x/4.0
SATA/SAS接口
虚拟化I/O技术
I/O虚拟化概念
SR-IOV技术
虚拟设备驱动
新兴I/O技术
NVMe技术
光互连技术
无线I/O技术

10 I/O系统实例分析 #

PC系统I/O架构
x86架构I/O系统
主板I/O布局
BIOS/UEFI中的I/O管理
服务器I/O系统
服务器I/O特点
多通道I/O架构
高可用I/O设计
嵌入式系统I/O
嵌入式I/O特性
专用接口设计
低功耗I/O管理
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    id10[I/O系统实例分析]
        id10-1[PC系统I/O架构]
        id10-2[x86架构I/O系统]
        id10-3[主板I/O布局]
        id10-4[BIOS/UEFI中的I/O管理]
        id10-5[服务器I/O系统]
        id10-6[服务器I/O特点]
        id10-7[多通道I/O架构]
        id10-8[高可用I/O设计]
        id10-9[嵌入式系统I/O]
        id10-10[嵌入式I/O特性]
        id10-11[专用接口设计]
        id10-12[低功耗I/O管理]