2016章输入输出系统.ppt

第５章 输入输出系统 5.1 概 述 5.2 I/O设备 5.3 I/O 接 口 　信息交换控制方式　　　　 [例子]假设幼儿园一个阿姨带10个孩子，要给每个孩子分4块水果糖。假设孩子们把4块糖都吃完，那么她采用什么方法呢? 方法1：对于每个人，吃一块给一块 方法2：每人发一块，吃完举手 方法3：批处理，每人拿4块 方法4：权力下放，必要时过问一下。 在计算机系统中，CPU管理外围设备也有几种类似的方式： 1、程序查询方式 数据传送完全靠CPU执行计算机程序进行控制 程序进入查询循环时将白白浪费掉CPU很多时间 2、程序中断方式 中断是外围设备用来“主动”通知CPU，准备送出输入数据或接收输出数据的一种方法。 它节省了CPU宝贵的时间 中断方式一般适用于随机出现的服务 3、直接内存访问(DMA)方式 是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。 DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU DMA方式适用于内存和高速外围设备之间大批数据交换的场合。 4、通道方式 通道是一个具有特殊功能的处理器。 它可以实现对外围设备的统一管理和外围设备与内存之间的数据传送。 5、外围处理机方式 外围处理机(PPU)方式是通道方式的进一步发展。 由于PPU基本上独立于主机工作，它的结构更接近一般处理机，甚至就是微小型计算机。 在一些系统中，设置了多台PPU，系统已变成分布式的多机系统。 程序查询方式和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外围设备 而DMA方式、通道方式 和PPU方式适用于数据传输率比较高的设备。 目前，单片机和微型机中多采用程序查询方式、程序中断方式和DMA方式。 通道方式和PPU方式大都用在中、大型计算机中。 5.4 程序查询方式 5.6 DMA 方式 … K K+1 Q Q+1 … … 中断服务程序 1 中断服务程序 2 入口1 入口2 5.5 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. CPU执行主程序和服务程序示意图 准备工作 准备工作 准备工作 传送数据 传送数据 发中断请求 发中断请求 I/O 宏观 上 CPU 和 I/O 并行 工作 微观 上 CPU 中断现行程序 为 I/O 服务 主程序 继续执行主程序 启动外设 服务程序 （传送数据） 服务程序 （传送数据） 继续执行主程序 CPU 5.5 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 5.5 中断方式不仅适用于I/O设备的输入输出，也适用于主机对其他随机事件的处理。 中断方式适用于中低速外设。 中断源：引起中断的各种因素。 中断请求：中断源向CPU发出中断申请。 中断系统：CPU内进行中断处理的机构。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1.中断的分类 (1) 人为设置的中断 (2) 程序性事故 如 转管指令 溢出、操作码不能识别、除法非法 (5) 外部事件 (4) I/O 设备 (3) 硬件故障 用 键盘中断 现行程序 转管指令 … … 管理程序 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 2. 中断系统需解决的问题 (1) 各中断源 如何 向 CPU 提出请求 ？ (2) 各中断源 同时 提出 请求 怎么办 ？ (5) 如何 寻找入口地址 ？ (4) 如何 保护现场 ？ (3) CPU 什么 条件、什么 时间、以什么 方式 响应中断 ？ (6) 如何 恢复现场，如何 返回 ？ (7) 处理中断的过程中又 出现新的中断 怎么办 ？ 硬件 ＋ 软件 8.4 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd