43 | 输入输出设备：我们并不是只能用灯泡显示“0”和“1”

该思维导图由 AI 生成，仅供参考

计算机的输入输出设备已经不再是简单的开关和灯泡，而是包含接口和实际I/O设备两部分。接口是连接硬件设备和CPU的关键，它们内置在主板上或集成在设备上。通过接口，CPU能够控制实际的硬件设备，包括数据传输、发送命令和监控设备状态。这种分离的设计使得硬件设备可以独立升级，同时也促进了PC时代的繁荣。在软件设计模式中，面向接口编程和适配器设计模式也体现了类似的思路。总的来说，计算机的软件和硬件在逻辑抽象上是相通的。通过了解CPU如何控制I/O设备，读者可以更好地理解计算机的输入输出设备。 在CPU和I/O设备的通信中，采用了内存映射IO（MMIO）和端口映射I/O（PMIO）两种方式。MMIO通过内存地址空间来访问设备，而PMIO则通过专门的端口进行通信。无论采用哪种方式，CPU都会传送二进制数据给I/O设备的对应地址，而设备的接口电路则负责解码数据并执行相应操作。这种通信方式类似于设计模式中的Command模式，通过传输数据对象来实现命令执行。 总的来说，CPU并不是发送特定的操作指令来操作不同的I/O设备，而是通过内存地址或端口地址来传输数据或读取数据。这种设计使得CPU不需要扩展指令集，而是通过软件层面对传输的命令数据进行定义，从而实现对I/O硬件的操作。 想要深入了解CPU和I/O设备交互的技术细节，可以观看北京大学在Coursera上的视频课程《计算机组成》。这个课程中文免费观看，对于深入理解输入输出设备会很有帮助。 通过本文的内容，读者可以更好地理解CPU和I/O设备之间的通信方式，以及了解计算机输入输出设备的工作原理。