《计算机系统结构》系统结构6.PPTVIP

补充 DMA工作流程 输入设备 从输入介质上读一个字节或字到DMA控制器中的数据缓冲寄存器中，如果是面向字符的，则装配成字； 将装配满的字送入到主存数据寄存器； DMA控制器中的主存地址寄存器中的地址送入到主存地址寄存器， DMA控制器中的主存地址增1； DMA控制器中的数据交换个数计数器减1； 计数器为0，结束。 DMA工作流程 输出设备 DMA控制器中的主存地址寄存器中的地址送入主存地址寄存器，启动主存， DMA控制器中的主存地址增1； 主存数据寄存器中的数据送入DMA控制器的数据缓冲寄存器中； 输出到输出介质； DMA控制器中的数据交换个数计数器减1，计数器为0则结束。 使用方式 周期窃取 直接存取 数据块传送 补充 中断系统 – 中断源的组织 中断可能由什么导致的？ 外围设备导致的，如DMA完成一个数据块传送 处理机产生的，如算数运算操作溢出 存储器产生的，如非法地址 控制器产生的，如非法指令 总线产生的，如输入输出总线出错 实时过程控制产生的，如实时检测设备采样中断 程序调试过程中的断点 硬件故障 电源故障 。。。 补充 中断系统 – 中断源的组织 中断的分类 IBM机器对中断的分类： 重启中断：人为操作 机器检验出错中断：硬件或者软件故障 程序性错误引起的中断：指令或数据格式错、非法操作码。。 访问管理程序中断：执行访管指令 外部事件中断：来自机器外部 输入输出中断： 后四类中断源各有一个16位的中断码，用来区分各个具体的中断源。 补充 中断系统 – 中断源的组织 两类中断： 可屏蔽中断 不可屏蔽中断 有些机器按照中断事件的紧迫程度来划分可屏蔽中断和不可屏蔽中断，例如把电源掉电、机器故障等划分为不可屏蔽中断。 IBM370 系列机器中，执行现行指令引起的中断划分为不可屏蔽中断，如运算结果溢出、主存页面失效。出现则立刻处理，否则中断请求容易被丢失；可屏蔽中断是与当前进程无关的中断，因为可以被保存起来。 补充 中断系统 – 中断源的组织 中断的优先级 考虑的因素： 中断源的急迫性：机器性故障高，程序性故障低 设备工作速度（高到底）：实时钟、磁盘、行式打印机、控制台终端输出、控制台键盘输入 数据恢复难以程度：数据丢失后难以恢复的设备，优先级高于能自动或者手动恢复的 要求处理机提供的服务质量。能够大部分时间独立工作而较少要求处理机干预的时间，优先级高于处理机连续为它服务的事件。 补充 中断系统 – 中断源的组织 按照中断优先级响应中断请求的例子 4个中断源，从高到低依次是1、2、3、4； 执行主程序时，3、2级请求中断 4级请求中断； 2级中断处理完，返回主程序，选择3级中断处理； 3级处理完，返回主程序，处理4级； 产生1级中断，直接转移去执行1级中断，处理1级中断； 1级中断处理完，继续处理4级中断。 补充 中断系统 – 中断系统的软硬件功能分配 需要考虑的因素： 中断响应时间 从某个中断源发出中断服务请求，到处理机响应这个中断源的服务请求，开始执行中断源的服务程序所需要的时间。 灵活性 硬件时间速度快，灵活性差；软件相反。 补充 中断系统 – 中断系统的软硬件功能分配 中断处理过程 现行指令执行结束，且没有更急的请求（如周期挪用的DMA） 关CPU中断 保存断点（通常是保存PC） 撤销当前设备的中断服务请求（因为已经被响应） 保存硬件现场（PSW，堆栈指针SP） 识别中断源 改变设备屏蔽状态 转向中断服务程序入口 保存软件现场（通用寄存器中的内容等） 开CPU中断，CPU可以响应其他更高级的中断请求，实现中断嵌套 补充 中断系统 – 中断系统的软硬件功能分配 执行中断服务程序 关CPU中断 恢复软件现场 恢复屏蔽状态 恢复硬件现场 开CPU中断 （如果用硬件时间，这条指令必须延迟执行，要在程序回到中断点之后才能实际打开CPU的中断） 返回到中断点 一般用硬件实现 软硬件皆可 一般用软件实现 补充 中断系统 – 中断系统的软硬件功能分配 中断响应时间 影响中断响应时间的4个因素： 最长指令执行时间 在一条指令执行完成之后，处理其他更紧急的任务所需要的时间，如周期窃取方式的DMA 从第一次关CPU中断到第一次开CPU中断所经历的时间。 多个中断源同时请求中断服务时，找到相关中断源入口的时间。 补充 中断系统 – 中断系统的软硬件功能分配 识别中断源方法 – 查询法 公用一条中断请求线。 转入公共的中断服务程序入口。 用软件逐个测试中断源状态。凡是发出中断服务请求的中断源，它的完成标志位（DONE）必然被置位，“忙”标志被清除。 优点：灵活 缺点：速度慢 补充 中断系统 – 中断系统的软硬件功能分配 识别中断源方法 – 串行排队法 三种实现方法： 方