第十输入输出系统.ppt

一次中断处理 两关 两开 2. 判别中断源 软件和硬件确定中断源 (1) 查询法 由测试程序按一定优先排队次序检查各个设备的中断触 发器或中断标志 (2) 串行排队链法 由硬件确定中断源,串行排队判优先线路 。 2. 判别中断源 向量中断 当CPU响应中断时，由硬件直接产生一个固定的地址(即向量地址)，由向量地址指出每个中断源设备的中断服务程序入口。 1000 CPU 用户 程序 中断服务程序2 中断服务程序3 外设1 外设1 外设1 4567 中断服务程序1 2300 1000 2300 4567 0000 0004 0008 多重中断 指在处理某一个中断过程又发生了新的中断请求，从而中断该服务程序的执行，又转去进行新的中断处理。这种重叠处理中断的现象又称为中断嵌套。 抢先式、非抢先式 3. 多级中断处理 10.3 DMA输入输出方式 一。DMA的基本概念 DMA方式的必要性 DMA方式 在外设和主存之间开辟一条“直接数据通道”，在不需要 CPU干预，也不需要软件介入的情况下在两者之间进行的 高速数据传送方式。 DMA控制器 在DMA传送方式中，对数据传送过程进行控制的硬件。 专用DMA方式 通用DMA方式 两种DMA方式 ⑴外设与CPU共享主存和总线； ⑵ DMA控制器直接管理数据块传送 主存地址的确定、传送数据的计数等都由硬件电路直接实现； ⑶主存中要开辟专用缓冲区，及时供给和接收外设的数据； ⑷DMA传送速度快，CPU和外设并行工作，提高了系统的效率。 ⑸DMA在传送开始前要通过程序进行预处理，结束后要通过中断方式进行后处理。 DMA方式的特点 二、 DMA控制器的基本组成 采用DMA控制方式的外围设备与系统总线之间的接口电路 包括多个设备寄存器、中断控制和DMA控制逻辑等。 设备寄存器 DMA控制器中主要的寄存器有： (1) 主存地址寄存器(MAR) 其初始值为主存缓冲区的首地址，在传送前由程序送入。 (2) 外围设备地址寄存器(ADR) 存放I/O设备的设备码或表示设备信息存储区的寻址信息。 (3) 字数计数器(WC) 对传送数据的总字数进行统计。 (4)数据缓冲寄存器(DBR) 暂存I/O设备与主存传送的数据。 (5)控制与状态寄存器(CSR) 存放控制字和状态字。 　⑴接受外设发出的DMA请求，向CPU发出总线请求；⑵CPU响应此总线请求，发出总线响应信号后， DMA接管对总线的控制，进入DMA操作周期； ⑶确定传送数据的主存单元地址及传送长度，并能自动修改主存地址计数值和传送长度计数值； 　⑷规定数据在主存与外设之间的传送方向，发出读写或其他控制信号，并执行数据传送的操作。 　⑸ 向CPU报告DMA操作的结束。 DMA控制器的功能 ⑴中断方式是程序切换，需要保护和恢复现场；而DMA方式除了开始和结尾时，不占用CPU的任何资源。 ⑵对中断请求的响应时间只能发生在每条指令执行完毕时；而对DMA请求的响应时间可以发生在每个机器周期结束时。 图8-19 两种请求的响应时刻比较 思考：DMA和中断的区别 ⑶中断传送过程需要CPU的干预；而DMA传送过程不需要CPU的干预，故数据传输速率非常高，适合于高速外设的成组数据传送。 ⑷DMA请求的优先级高于中断请求。 ⑸中断方式具有对异常事件的处理能力，而DMA方式仅局限于完成传送数据块的I/O操作。 10.4 通道控制方式和外围处理机方式 在大、中型计算机中，外设配置多，数据传送频繁，如仍采用 DMA 方式存在下述问题： 为外设都配置专用的 DMA 控制器，将增加硬件，因而提高成本。 要解决 DMA 同时访问主存的冲突，使控制复杂化。 采用 DMA 传送方式的众多外设均直接由 CPU 管理控制，由 CPU 进行初始化，会占用更多的 CPU 时间，而且频繁的周期挪用会降低 CPU 执行程序的效率。 1. I/O通道的基本概念 I/O channel 计算机系统中代替 CPU管理控制外设的独立部件; 一种能执行有限 I/O 指令的 I/O 处理机. 通道通过执行通道程序实施对 I/O 系统的统一管理和控制. 四级连接方式: 主机—通道—设备控制器—I／O 设备 2.Channel方式与DMA方式的区别 DMA控制器通过硬件控制逻辑来实现对数据传送的控制； DMA控制器只能控制一台或少数几台同类设备； 通道则是一个具有专用功能的处理器，它具有自己的指令和程序，通过执行通道程序来实现