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《计算机组成原理》-读书笔记(八)输入输出系统
外设种类繁多,传输速率差别很大。高速的CPU如与这些设备在时间上同步的方法:
在CPU和外设之间数据传送时加以定时。
速度极慢或简单的外设
CPU只需要接受或者发送数据即可
慢速或者中速的设备
可以采用异步定时的方式
高级外设
采用同步定时方式
CPU对外围设备的管理方式有:程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式
中断:指CPU暂时中止现行程序,转去处理随机发生的紧急事件,处理完后自动返回原程序的功能和技术。中断系统是计算机实现中断功能的软硬件总称,一般在CPU中设置中断机构,在外设接口中设置中断控制器,在软件上设置相应的中断服务程序。
中断系统的功能包括:
实现主机和外设的并行工作
处理故障
实现多道程序的分时操作
实时控制
实现人机联系
实现多机通信
中断源:能够向CPU发出中断请求的事件
中断的概念、功能:
程序查询方式:是CPU管理I/O设备的最简单方式,CPU定期执行设备服务程序,主动来了解设备的工作状态。这种方式浪费CPU的宝贵资源。
程序中断方式:是各类计算机中广泛使用的一种数据交换方式。当某一外设的数据准备就绪后,它“主动”向CPU发出请求信号。CPU响应中断请求后,暂停运行主程序,自动转移到该设备的中断服务子程序,为该设备进行服务,结束时返回主程序。中断处理过程可以嵌套进行,优先级高的设备可以中断优先级低的中断服务程序。
DMA方式:直接存储器访问(Direct Memory Address)方式是为了在主存储器I/O设备间高速交换批量数据而设置的。
思想是:通过硬件控制实现主存与I/O设备间的直接数据传送,在传送过程中无需CPU的干预。数据传送是在DMA控制器控制下进行的。
方法有三:停止CPU访问、周期挪用、DMA与CPU交替访问
通道方式:是一种特殊功能的处理机,它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制,从而使CPU将“传输控制”的功能下放给通道,CPU只负责“数据处理”功能。
在CPU启动通道后,通道自动地去内存取出通道指令并执行指令,直到数据交换过程结束向CPU发出中断请求,进行通道结束处理工作。
外围设备的输入/输出方式:
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