第八章--输入输出系统.ppt

第八章输入输出系统输入输出系统的概念输入输出系统的发展概况输入输出系统的发展概况输入输出系统的发展概况输入输出系统的发展概况输入输出系统的特点输入输出系统的特点输入输出系统的组成输入输出系统的组成I/O设备与主机的联系方式I/O设备与主机的联系方式I/O设备与主机的联系方式I/O设备与主机的联系方式I/O设备与主机的联系方式I/O设备与主机的联系方式I/O设备与主机信息传送的控制方式I/O设备与主机信息传送的控制方式I/O设备与主机信息传送的控制方式外围设备外围设备与主机系统之间的联系I/O设备的分类I/O设备的分类I/O设备的特点接口（适配器）接口（适配器）I/O接口的基本组成接口的功能接口的功能接口的功能接口的类型接口的类型接口的类型CPU同输入输出设备交换数据的过程CPU同输入输出设备交换数据的过程程序查询方式程序查询流程程序查询方式的程序流程程序查询方式的接口电路程序查询方式基本接口程序查询方式的特点例题例题程序中断方式程序中断方式中断的作用中断的作用中断的作用中断源中断系统需要解决的问题中断系统需要解决的问题中断源的建立CPU接受中断的原则中断源的屏蔽屏蔽中断请求的方法中断排队中断排队中断排队中断响应中断响应中断服务程序入口地址的寻找中断服务程序入口地址的寻找中断服务程序入口地址的寻找中断服务程序入口地址的寻找中断服务程序流程硬件关中断的过程中断服务程序流程中断服务程序流程单级中断和多重中断单级中断和多重中断单级中断和多重中断单级中断和多重中断实现多重中断的条件用屏蔽改变多重中断处理次序例题例题例题I/O中断方式的基本接口I/O中断的工作过程I/O中断的工作过程I/O中断的工作过程I/O中断方式和程序查询方式的比较DMA方式DMA方式的数据通路三种DMA传送方式三种DMA传送方式三种DMA传送方式三种DMA传送方式三种DMA传送方式DMA接口的功能DMA接口的组成DMA接口的组成DMA接口的组成DMA接口的组成DMA接口的组成DMA接口的组成DMA接口的组成DMA的工作过程DMA的工作过程例题1一个DMA接口可采用周期挪用方式传送字符的最大批量为400B若存取周期为100ns，每处理一次中断需5us，字符设备的传输率是9600bps字符间的传输无间隙，忽略预处理时间采用DMA方式每秒因数据传输需占处理器多少时间？完全采用中断方式，又占处理器多少时间？例题2磁盘采用DMA方式与主机交换信息的传输率为2MBpsDMA的预处理需1000个时钟周期，传送后处理中断需500个时钟周期，平均传输的数据长度为4KB在硬盘工作时，50MHz的处理器需用多少时间比率进行DMA辅助操作（预处理和后处理）？例题3例题309考题43.（8分）某计算机的CPU主频为500MHz，CPI为5（即执行每条指令平均需5个时钟周期）。假定某外设的数据传输率为0.5MB/s，采用中断方式与主机进行数据传送，以32位为传输单位，对应的中断服务程序包含18条指令，中断服务的其他开销相当于2条指令的执行时间。请回答下列问题，要求给出计算过程.（1）在中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？（2）当该外设的数据传输率达到5MB/s时，改用DMA方式传送数据。假定每次DMA传送块大小为5000B，且DMA预处理和后处理的总开销为500个时钟周期，则CPU用于该外设I/O的时间占整个CPU时间的百分比是多少？（假设DMA与CPU之间没有访存冲突）09考题解：（1）1个CPU周期=CPI=5个时钟周期=5?2ns=10ns其他开销2CPI=2?10ns=20ns1s…….0.5MB1次….32b=4B每秒中断次数0.5MB/4B=128k次1次中断时间=2CPI+18CPI=20CPI=200ns设备所用时间=128?1024?200ns=0.262?108ns占CPU的百分比=09考题解：（2）1s…….5MB1次….5000BDMA次数5MB/5000B=1048.576次每次前后开销：500CLK=500?2ns=1000ns总开销:1048.576?1000ns=0.00105?109ns占CPU的百分比=DMA接口与系统的连接方式DMA接口与系统的连接方式DMA接口的类型DMA接口的类型DMA接口的类型DMA方式与中断控制方式的比较几种I/O方式的比较练习练习练习练习练习练习(4)“DMA请求”标志设备准备好?