《输入输出原》ppt课件

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1、第九章、输入输出原理原著谭志虎主讲(改编)蒋文斌本章主要内容程序查询方式程序中断方式直接内存访问方式通道方式外围处理机方式2程序查询方式数据传输完全依赖于程序控制CPU与外设之间的操作能够同步硬件结构简单频繁的查询动作浪费了大量宝贵的CPU时间最古老的一种方式，目前很少使用3查询方式CPU处理过程启动设备查询设备状态传送数据内存地址递增传送量计数关闭设备准备好传送完NNYY4程序中断方式外围设备主动通知CPU，准备数据传输当中断发生时，CPU中断当前的工作，转向中断处理子程序，该程序用于数据传输。提高

2、了CPU的使用效率。适合随机出现的服务硬件结构相对复杂，服务开销时间大5直接内存访问DMA方式用于成组交换数据的场合中断方式不适合于成组数据交换由硬件执行I/O交换的工作方式DMA控制器从CPU接管总线控制，数据交换无须CPU干预，直接在内存以及外围设备之间进行，节约了中断开销需要更多硬件6通道方式分担CPU的I/O处理的功能通道是一个具有特殊功能的输入/输出处理器(IOP)可以实现外围设备的统一管理和DMA操作大大提高了CPU工作效率花费更多的硬件代价7外围处理机方式(PPU)PPU方式是通道方式的

3、进一步延伸；独立于主机工作8信息交换方式程序查询方式程序中断方式直接内存访问方式通道方式外围处理机方式9程序中断方式中断基本概念程序中断基本接口中断仲裁方式中断控制器10中断基本概念CPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机事件服务的中断处理子程序，处理完毕后自动恢复原程序的执行保存断点，保护现场；恢复现场，返回断点。一条指令结束时切换。保证程序的完整性。11中断意义…非正常的现象:运算溢出、除零、死循环或电压下降等外部设备要求传送信息中断技术赋于计算机应变能力，将有序的运行和无序的事件统一起来

4、，大大增强了系统的处理能力12程序中断处理示意图主程序A请求中断B请求中断C请求中断A中断服务子程序B中断服务子程序C中断服务子程序13中断程序与子程序子程序调用是由主程序安排在特定位置上的，与主程序存在必然联系。中断随机发生，可在程序任何一个位置切换，没有直接联系。14中断作用实现主机和外部设备并行工作使用中断技术后，CPU原来用于查询外设状态的时间被充分地利用起来了，其工作效率得到了显著的提高。主程序启动设备设备请求中断设备准备中断服务15两种控制方式中CPU运行轨迹16中断作用故障处理系统能在故

5、障出现时发出中断信号，调用相应的处理程序，将故障的危害降到最低程度，并请求系统管理员排除故障。实时处理计算机在现场测试和控制、网络通讯、人机对话时都具有强烈的实时性，中断技术能确保实时信号的处理。17中断的类型中断内中断外中断(强迫中断)自愿中断——本质属子程序调用强迫中断硬件故障软件出错不可屏蔽中断可屏蔽中断18中断优先级多个设备同时产生中断请求，CPU必须采用一定的策略进行响应优先级——CPU响应并处理中断请求的先后次序优先级高的先响应优先级高的设备的中断请求可以中断CPU当前所服务的优先级低的服

6、务程序19中断优先级…CPU设定优先级：优先级随执行程序而改变(如执行某设备的服务程序，CPU的优先级就与该设备的优先级一样)凡是低于或者等于当前优先级的设备请求均要屏蔽CPU在程序开始执行时，就设置设备接口中的中断屏蔽触发器(INM)状态(如CPU当前优先级是3级(0为最高级)，则将3级以上的低优先级设备接口中的INM置“1”即屏蔽，其他置“0”)20划分优先级的一般规律硬件故障中断属于最高级，其次是程序错误中断非屏蔽中断优于可屏蔽中断DMA请求优先于I/O设备传送的中断请求高速设备优于低速设备，输

7、入设备的中断优于输出设备，实时设备优先于普通设备同一优先等级中可以包括多台设备，这些设备中离计算机近的优先，形成了二维优先等级。21二维优先级示意图22中断屏蔽中断屏蔽技术可动态改变各设备的优先级。响应优先级CPU对各设备中断请求进行响应，并准备好处理的先后次序，这种次序往往在硬件线路上已固定，不便于变动。处理优先级。CPU实际对各中断请求处理的先后次序。如果不使用屏蔽技术，响应的优先次序就是处理的优先次序。23中断屏蔽方式24中断屏蔽位CPU响应中断后，正在执行中断服务子程序时，可能有另外一个设备也

8、发出中断请求，为了不发生混乱，中断管理部件中必须有一个中断屏蔽寄存器。设置1为设置屏蔽，否则取消屏蔽。25屏蔽码通过控制各设备接口的屏蔽触发器状态，达到改变处理次序的目的。CPU送往各设备接口屏蔽触发器状态信息的集合，称为屏蔽码26单级中断与多级中断当几个设备同时产生中断请求时，CPU响应即优先级高的中断请求。但当CPU正在处理低优先级设备时，出现了高优先级设备的中断请求，那是不是一定要中断运行中的程序呢？出于对系统硬件、软件开销的权衡，有两种解决方式，