计算机组成原理拾遗（三） - 夜月升
I/O系统的发展概况
I/O设备与主机信息传送的控制方式
I/O设备与主机交换信息时，共有5种控制方式：程序查询方式、程序中断方式、直接存取方式（DMA）、I/O通道方式、I/O处理机方式。
程序中断方式，当IO设备准备就绪并向CPU发出中断请求后才予以响应，CPU不必时刻查IO设备的准备情况，即CPU执行程序与IO设备做准备是同时进行的。当然，采用程序中断方式，CPU和IO借口不仅在硬件方面需增加相应的电路，而且在软件方面必须编制中断服务程序。
DMA方式，程序中断方式中CPU在响应中断请求后，必须停止现行程序而转入中断服务程序，并且为了完成IO设备与主存交换信息，还不得不占用CPU内部的一些寄存器。在DMA方式中，主存与IO设备之间有一条数据通路，在CPU与主存交换信息时不必调用中断服务程序，若出现CPU与DMA同时访存，CPU总是将总线占有权让给DMA，通常把DMA的这种占有称为窃取或挪用。
区别：从CPU响应时间看，程序中断方式是在一条指令执行结束时响应，而DMA方式可在指令周期内的任意存取周期结束时响应；从数据传送看，程序中断方式靠程序传送，DMA方式靠硬件传送；程序中断方式有处理异常事件的能力，DMA方式没有这种能力，主要用于大批数据的传送，如硬盘存取、图像处理、高速数据采集系统等，可提高数据吞吐量；程序中方式需要中断现行程序，故需保护现场，DMA方式不中断现行程序，无需保护现场。
PS. 中断：指当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。即在程序运行过程中，系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况，此时，CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。
输入设备——触摸屏
触摸屏是一种对物体的接触或靠近能产生反应的定位设备。按原理的不同，触摸屏大致可分为5类：电阻式、电容式、表面超声波式、扫描红外线式和压感式。其中压感式触摸屏已退出舞台，成为历史。
各种类型产品的工作原理：
1、表面声波屏
声波屏的三个角分别粘贴着X，Y方向的发射和接收声波的换能器（换能器：由特殊陶瓷材料制成的，分为发射换能器和接收换能器。是把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能和由反射条纹汇聚成的表面声波能变为电信号。），四个边刻着反射表面超声波的反射条纹。当手指或软性物体触摸屏幕，部分声波能量被吸收，于是改变了接收信号，经过控制器的处理得到触摸的X，Y坐标。
2、四线电阻屏
四线电阻屏在表面保护涂层和基层之间覆着两层透明电导层ITO（ITO：氧化铟，弱导电体，特性是当厚度降到1800个埃（埃=10-10米）以下时会突然变得透明，再薄下去透光率反而下降，到300埃厚度时透光率又上升。是所有电阻屏及电容屏的主要材料。），两层分别对应X，Y轴，它门之间用细微透明绝缘颗粒绝缘，当触摸时产生的压力使两导电层接通，由于电阻值的变化而得到触摸的X，Y坐标。
3、五线电阻屏
五线电阻屏的基层之上覆有把X，Y两方向的电压场加在同一层的透明电导层ITO，最外层镍金导电层（镍金导电层：五线电阻触摸屏的外层导电层使用的是延展性好的镍金涂层材料，外导电层由于频繁触摸，使用延展性好的镍金材料目的是为了延长使用寿命。）只用来作纯导体，当触摸时，用分时检测接触点X轴和Y轴电压值的方法测得触摸点的位置。内层ITO需四条引线，外层一条，共5根引线。
4、电容屏
电容屏表面涂有透明电导层ITO，电压连接到四角，微小直流电散部在屏表面，形成均匀之电场，用手触屏时，人体作为耦合电容一极，电流从屏四角汇集形成耦合电容另一极，通过控制器计算电流传到碰触位置的相对距离得到触摸的坐标 。
5、红外屏
红外触摸屏是利用X、Y方向上密布的红外线矩阵来检测并定位用户的触摸。红外触摸屏在显示器的前面安装一个电路板外框，电路板在屏幕四边排布红外发射管和红外接收管，一一对应形成横竖交叉的红外线矩阵。用户在触摸屏幕时，手指就会挡住经过该位置的横竖两条红外线，因而可以判断出触摸点在屏幕的位置。任何触摸物体都可改变触点上的红外线而实现触摸屏操作。