七章输入输出系统讲稿

I/O系统概I/O系统由I/O硬件和I/O软件2大部分组成1、I/O系统的*I/O系统的发展过程：主主总总I/OI/OI/OI/O…I/O理部…I/OI/OI/OI/O通过CPU(非标I/O系统概I/O系统由I/O硬件和I/O软件2大部分组成1、I/O系统的*I/O系统的发展过程：主主总总I/OI/OI/OI/O…I/O理部…I/OI/OI/OI/O通过CPU(非标*I/O由I/O设备、I/O接口及/或I/O管理2回下I/O主一、I/O系统的基2、I/O系统的*I/O①输入设备→主机、主机→输2、I/O系统的*I/O①输入设备→主机、主机→输②主机与I/O系统CPU发出的与I/O设备(接口)交换信息的机器指令I/O指令一般操作码—表示输入(I/O设备→CPU)、输出的指令操作码设备码—对某I/O设备及某种操作的选择码(地址码；命令码—CPU对某I/O设备的具体操作信息。通道指令通道发出的主存与I/O设备交换信息的专用指令└→I/O管理部件△I/O系统由I/O设备、接口、管理部件及I/O3回下转上操作设备命令1、I/O设备的指机器指令中I/O设备码(I/O地址)、主存地址1、I/O设备的指机器指令中I/O设备码(I/O地址)、主存地址的表示方法(1)统一编址方*编址方法：将主存地址与I/O地址统一编码*访问方机器指令—借用MEM读、MEM写机器指令实现访问，设备选择—用机器指令中设备码选择目标设备，控制信号—借用MEMR#、MEMW地址MEMR#、…地址MEMR#、…MEM读/写指令的地*特点：4回下转上主I/O二、I/O设备与主机的联(2*编址方式：将主存地址与I/O地址分别从零开始编码*访问方机器指令—用单独的(2*编址方式：将主存地址与I/O地址分别从零开始编码*访问方机器指令—用单独的I/O读、I/O写控制信号—用单独的IOR#、IOW#信号└→MEMR#、MEMW地址MEMR#、……地址IOR#、00IO读/写指令地址*机器指令数多2易单独扩展MEM和I/O5转上回下I/O主2、I/O设备的指对当前I/O指令(或总线操作)，I/O设备判断自己是否为目标设备的方法。*各I/O设备的机器启动时，给每个2、I/O设备的指对当前I/O指令(或总线操作)，I/O设备判断自己是否为目标设备的方法。*各I/O设备的机器启动时，给每个I/O设备分配一个不同的CP通过*I/OI/O设备(接口)中的设备选择电路在有I/O操作时，比较自身设备号与总线上地址，判断自己是否为目标设备。IOR#6转上主比较设备数据地址3、I/O设备与指I/O设备与主机间的传送定时方式Ready、Ack/Strobe联络信号(实现时可3、I/O设备与指I/O设备与主机间的传送定时方式Ready、Ack/Strobe联络信号(实现时可用特殊方法省略信号*同步联络方式：I/O设备与主机间采用同步工作方式CLK联络信号(实现时可用特殊方法省略信*立即响应方式：I/O设备随时响应主总………I/OI/OI/O4、I/O设备与*辐射方式：主机只能连接固定数量的I/O设备*总线方式：用总线连接所有I/O设备(如Bus插槽+接口7I/OI/OI/O指主机对所有I/O操作的管理方式，又称I/O组织方式*I/O①信息传送速度不同—②信息传送数据量不同—*I/O①尽量减少传送占用的CPU时间如—I/O接口方式、主存-I/O设备间直接传送方式②尽量提高传送速度，如--可采用批量方式传送主键盘打印视频显…键打印摄像显示8回下指主机对所有I/O操作的管理方式，又称I/O组织方式*I/O①信息传送速度不同—②信息传送数据量不同—*I/O①尽量减少传送占用的CPU时间如—I/O接口方式、主存-I/O设备间直接传送方式②尽量提高传送速度，如--可采用批量方式传送主键盘打印视频显…键打印摄像显示8回下三、I/O设备与主机的传送控制方*I/O某幼儿园老师要10个孩子*I/O某幼儿园老师要10个孩子轮流吃完4颗糖，有哪些处理方法①先给某个孩子一颗糖，看着他，定时给下一颗(要求他已②先给某个孩子一颗糖，看着他，等到他吃完时给下一颗③先给某个孩子一颗糖，改作业，收到他吃完的报告时给下一颗④先告诉某个孩子自己拿一颗糖、吃完后再拿1颗，改作业，收到他全部吃完的报告时，再告诉另一个孩子„；诉其处理方法，„或班长全权负责(可指定专人负责、并处理管理*I/O无条件传送程序直接控程序查询方式(条件传程序程序直接存储器访问(DMA)通道及I/O处理机(IOP)9转上回下1、程序可实现CPU-I/O设备间单个数据*无条件CPU执行I/O指令(数据传送)后，I/O传送I/OI/O时间*程序查询方式：CPU执行I/O指令(数据传送)后，一直执I/O指令(查询I/O……1、程序可实现CPU-I/O设备间单个数据*无条件CPU执行I/O指令(数据传送)后，I/O传送I/OI/O时间*程序查询方式：CPU执行I/O指令(数据传送)后，一直执I/O指令(查询I/O……返回设备状态接收操作信返回设备状态接收操作信I/O设就设就中转操作信息，接收设备状I/O10时间转上回下设备启设备启实现数据接收操读指令(状态写指令(数据写指令(数据读指令(状态I/OI/O实现数据接收操实现数据接收操中转操作信中转操作信执行写指令(数据执行写指令(数据 主I/O…I/O*程序中CPU执行I/O指令(数据传送)后，可处理其他事务外设完成操作后，I/O接口通过管理部件(中断控制器)通知CPU的中断机构，CPU再进行下次数据传送。主程中断程主程…I/OI/O中断控制*程序中CPU执行I/O指令(数据传送)后，可处理其他事务外设完成操作后，I/O接口通过管理部件(中断控制器)通知CPU的中断机构，CPU再进行下次数据传送。主程中断程主程…I/OI/O中断控制t转上回下接收各I/O接口的中断请求，立即向CPU提出中断请设备启实现接收操设备启实现接收操接收操作信设就接收操作信设就继续处理事务写指令写指令其他程序(处理事务2、直接存储器存取(DMA可实现MEM-I/O设备间简单的成组数据*DMA方式：CPU执行I/O指令串(通知管理部件[DMA控制器]传送要求及启动I/O设备)后，可处理其他事务；DMA控制器完成要求后，设法通知CPU可再2、直接存储器存取(DMA可实现MEM-I/O设备间简单的成组数据*DMA方式：CPU执行I/O指令串(通知管理部件[DMA控制器]传送要求及启动I/O设备)后，可处理其他事务；DMA控制器完成要求后，设法通知CPU可再I/O接口外设DMA控制中断控制t转上回下(传送要求(启动设执行其他程序(处理事务程要 启动监 中转操作信息启动监 中转操作信 设备就 接收设备状态设备就 接收设备状 接收要等待外设就控制操作等待外设就控制操作号接收各I/O接口的中断请求，立即向CPU提出中断请实现接收操实现接收操设备启设备启发送数据发送数据3、通道及I/O处理机(IOP可实现MEM-I/O设备间高级的成组数据*通道方式：CPU编写传送要求、并通知管理部件(I/O后，可处理其他事务3、通道及I/O处理机(IOP可实现MEM-I/O设备间高级的成组数据*通道方式：CPU编写传送要求、并通知管理部件(I/O后，可处理其他事务，I/O通道管理MEM-设备间的传送接收操接收数据接收数据设就接收设备状设就接收设备状I/O接口I/O通道t*IOP方式：CPU通知IOP传送要求(更简单)后，务，IOP管理MEM-设备间的传送后续内容：I/O设备、I/O接口、I/O方式的组成与原理转上通道启执行通道程启动设备控制操作控制操作发送数据发送数据接收通道程写指令(编写要求写指(启动通道执行程序I/O*I/O*I/O设备种类人-机交互设备、信息存储设备、机-机通信设备I/O*I/O*I/O设备种类人-机交互设备、信息存储设备、机-机通信设备输出设备：输入输出设备：I/O 一、输入设1、键--字符输入设通过检测按键及编码转换*种类：有非编码键盘和编码键盘两种类型*非编码主机执行键盘驱动程序软件实现键盘扫描及编码转换YNYNNY异常输入列线输出行线行号i←0，行线输入列线输出行线一、输入设1、键--字符输入设通过检测按键及编码转换*种类：有非编码键盘和编码键盘两种类型*非编码主机执行键盘驱动程序软件实现键盘扫描及编码转换YNYNNY异常输入列线输出行线行号i←0，行线输入列线输出行线*编码键控制电路实现键盘扫描及编码转换、并送至键盘接口主机执行I/O指令直接获得键盘接口中的字符*编码键控制电路实现键盘扫描及编码转换、并送至键盘接口主机执行I/O指令直接获得键盘接口中的字符编码注：①当键按下时，单稳电路使计数器暂停、实现编②传送编码后，延迟电路使计数③键盘接口负责缓冲编码、产生中断请求(通知CPU取按键编发生 码键盘阵 电单译码CS2、鼠--图形输入设通过检测相对位移坐标及按键*种类：有机械鼠标和光电鼠标*机械鼠1个滚球+2个带栅孔滚轴+2个光栅传感器+2个计数*光电2、鼠--图形输入设通过检测相对位移坐标及按键*种类：有机械鼠标和光电鼠标*机械鼠1个滚球+2个带栅孔滚轴+2个光栅传感器+2个计数*光电鼠1个网格板+2个光敏传感器+2个计数器等Y计数X计数与主机间的光栅传感 带栅孔滚Y计数X计数与主机间的1、显示--字符1、显示--字符通过以可见光形式传递和处理信息*种类：阴极射线管(CRT)、液晶(LCD)、等离子(PDP)、场致发光(EL)、真空荧光(VFD)等显示器。以下以液晶显示器(LCD)为例讨论*液晶材料特征：二、输出设*液晶显示原理：偏光板控制亮度，配向膜电压控制灰度(a)(b)(c)*LCD组成原理：①控制行及列电极电压②同时控制所有列电极行电像素列框电胶极单元玻璃主机与LCRLCD像素点矩阵单元卡…………偏光玻璃基色*液晶显示原理：偏光板控制亮度，配向膜电压控制灰度(a)(b)(c)*LCD组成原理：①控制行及列电极电压②同时控制所有列电极行电像素列框电胶极单元玻璃主机与LCRLCD像素点矩阵单元卡…………偏光玻璃基色彩滤光公共基液晶配向玻璃基偏光灯管及扩散反射2、打印--字符通过纸介质拷贝信息2、打印--字符通过纸介质拷贝信息*种类：击打式(机械式、针式)，非击打式(激光*激光打激 透 扫描电 多面转充电电清扫聚焦消电电 感光硒 显影器(含炭粉盒搓纸收 定位 供 定影热 导纸 驱动1、磁介*磁记录原理：读铁铁线ee磁载运动方(a)运动方(b)写入运动方(c)运动方(d)读出*磁记录方式：即编码方式，指连续数字信息的磁化状态种类—有归零制(RZ)、不归零制(NRZ)、“见1归零制(NRZ1)、调相制1、磁介*磁记录原理：读铁铁线ee磁载运动方(a)运动方(b)写入运动方(c)运动方(d)读出*磁记录方式：即编码方式，指连续数字信息的磁化状态种类—有归零制(RZ)、不归零制(NRZ)、“见1归零制(NRZ1)、调相制(PM)、调频制(FM)、改进调频制(MFM)6种；性能—在编码效率、自同步能力*存储器种类：三、存储设*磁盘的类型属性：固定磁头/移动磁头、单片/多片磁头支磁磁头移动方磁主(a)*磁盘上(b)以数据块为记录单位，有定长块/变长块2种记录格式*定长块空间=n个柱面=m个盘面*n每个磁道=p个扇区，每个扇区=q个*磁盘的类型属性：固定磁头/移动磁头、单片/多片磁头支磁磁头移动方磁主(a)*磁盘上(b)以数据块为记录单位，有定长块/变长块2种记录格式*定长块空间=n个柱面=m个盘面*n每个磁道=p个扇区，每个扇区=q个字节0道00道11道2磁盘扇区格式头ID间数据尾字标地字标数台磁道盘面扇区*磁盘存*磁盘操作步骤：有寻址(寻道+寻扇区)、读写2*磁盘存存储密度—面密*磁盘存*磁盘操作步骤：有寻址(寻道+寻扇区)、读写2*磁盘存存储密度—面密度=道密度*位密平均存取时间—T=平均定位时间+平均等待└→扇区└→磁道数据传输率—D=磁道容量*磁盘转速回下/写 盘面驱扇读 放磁道磁盘驱动磁头定位伺服系磁头选读磁盘适配器数 数缓 编译磁盘控制时钟发生转控磁盘盘例—磁盘组有6个盘片(最外两侧盘面不使用)，每盘面有个磁道、每磁道有12个扇区、每扇区可记录512B数据，磁盘机转速为7200rpm例—磁盘组有6个盘片(最外两侧盘面不使用)，每盘面有个磁道、每磁道有12个扇区、每扇区可记录512B数据，磁盘机转速为7200rpm，平均定位时间为8ms。③计算数据传输率；④画解—①存储空间=(6×2-②平均等待时间=[1/(7200÷60)]×0.5≈4.165ms，平均寻址时间=平均定位时间+平均等待时间=③数据传输率④834转上磁道盘面扇区2、磁盘阵列*RAID阵列控制器控制多个磁盘(驱动器)并行工作物理盘物理盘物理盘物理盘逻辑条带条带条带条带条带条带条带条带条带注：条带可以为数据块、扇区、*RAID采用冗余手段，常见的有RAID0~RAID7共8种级别AAABCDBCDBCDEFGHEFGH2、磁盘阵列*RAID阵列控制器控制多个磁盘(驱动器)并行工作物理盘物理盘物理盘物理盘逻辑条带条带条带条带条带条带条带条带条带注：条带可以为数据块、扇区、*RAID采用冗余手段，常见的有RAID0~RAID7共8种级别AAABCDBCDBCDEFGHEFGHEFGHRAID1—RAID0—数据分块盘(无冗余回下条带位或位或RAID2—位交叉海RAID3—位交叉奇各各各各RAID4—块交叉专用奇偶校验RAID5—块交叉分布式奇偶工各各高各各各各各RAID6—双维奇偶RAID7—采用Cache+异步技术的2AID6转上控制控制控制控制位或位或RAID2—位交叉海RAID3—位交叉奇各各各各RAID4—块交叉专用奇偶校验RAID5—块交叉分布式奇偶工各各高各各各各各RAID6—双维奇偶RAID7—采用Cache+异步技术的2AID6转上控制控制控制控制3、光介*光记录原理：信息以介质的某种物态强弱强弱强弱状态—坑点写入3、光介*光记录原理：信息以介质的某种物态强弱强弱强弱状态—坑点写入—不可*光盘种状态—晶态写入—激光状态—磁化写入—激光只读型—一次型—重写型—有相变盘、磁光盘2保护反射盘保护反射盘保护反射盘I/O1、I/O接口概*I/O接口的定义：是主机与I/O设备间的连接电路，负责“中转”各种操作信息(有对I/O设备操作的命令、数据、设备状态3种类型)*I/O接口的特性：①一侧连接总线、一侧连接I/I/O1、I/O接口概*I/O接口的定义：是主机与I/O设备间的连接电路，负责“中转”各种操作信息(有对I/O设备操作的命令、数据、设备状态3种类型)*I/O接口的特性：①一侧连接总线、一侧连接I/O设备；②“各种信息”均通过DB进行中转I/O…/状态(DB设备*I/O实现对I/O设备的操作标准化(软件和硬件方回下I/OI/OI/OO操作设备命令主一、I/O接口的功2、I/O接口的*信息缓冲功能：缓冲来自主设备及外设的各种信息；数据口—2、I/O接口的*信息缓冲功能：缓冲来自主设备及外设的各种信息；数据口—存放来自主设备或外设的传送数据的REG命令口—存放来自主设备的操作命令的REG状态口—存放来自外设的工作状态的*操作中根据总线侧信号，实现信息缓冲或数据/状态传送功能，根据缓冲信息控制外设侧信号，实现操作传递功能；*信号转换功能：将数据口、命令口、状态口信息转换成合外设要求的转上回下1、I/O接口的*组成：主要由设备选择电路、内部REG、内部控制逻辑电路、信号转换逻辑电路等组成。数总信号外数据输出锁转设换控总内部逻辑信号状态设备地址锁择电地总注①内部REG—实现信息缓冲②内部控制逻辑—实现操作中转、信息缓冲及信号转换的控③信号转换逻辑—只有设备侧有(将就一头)，实现信号转换功能④设备选择电路及端口地址译1、I/O接口的*组成：主要由设备选择电路、内部REG、内部控制逻辑电路、信号转换逻辑电路等组成。数总信号外数据输出锁转设换控总内部逻辑信号状态设备地址锁择电地总注①内部REG—实现信息缓冲②内部控制逻辑—实现操作中转、信息缓冲及信号转换的控③信号转换逻辑—只有设备侧有(将就一头)，实现信号转换功能④设备选择电路及端口地址译码器—实现设备及内部REG选择功能转上端口地址译数据输入缓控制二、I/O接口的组*与总线通信过程：--缓冲总①按总线协议，不停地侦测总线状态③数据期时，(所选REG)→总线、或(总线)→所选REG数总信⑦号⑥外数据输出锁转①设逻辑换控总信号②④状态设备③⑤地址锁择电地总*与总线通信过程：--缓冲总①按总线协议，不停地侦测总线状态③数据期时，(所选REG)→总线、或(总线)→所选REG数总信⑦号⑥外数据输出锁转①设逻辑换控总信号②④状态设备③⑤地址锁择电地总端口地址译△通信两端是总线-内部REG，读/写受总线命令控回下数据输入缓控制*与外设通信过程：--中转总⑪按状态口信息，决定对外设的操作启动时间⑫按命令口信息，决定对外设的操作类型⑬按外设传输协议，不停地侦测设备状态⑭就绪时，将(数据口)→外设、或(外设)→数据口，并同时改变状态口相应信息。②数总信号外数据输出锁转设内部逻辑换④⑤控总信号③①⑥状态设备地址锁择电地总端口地址译△通信两端是内部REG-外设，操作转上数据输入*与外设通信过程：--中转总⑪按状态口信息，决定对外设的操作启动时间⑫按命令口信息，决定对外设的操作类型⑬按外设传输协议，不停地侦测设备状态⑭就绪时，将(数据口)→外设、或(外设)→数据口，并同时改变状态口相应信息。②数总信号外数据输出锁转设内部逻辑换④⑤控总信号③①⑥状态设备地址锁择电地总端口地址译△通信两端是内部REG-外设，操作转上数据输入缓控制2、I/O接口的指通过指令系统的I/O指令实现对接2、I/O接口的指通过指令系统的I/O指令实现对接口(设备)操作与控制(1)I/O端口及操作指*I/O端口：数据总线可见的、接口内部REG统称为I/O*I/O端口种类：*对I/O端口的指令系统的I/O读指令—CPU中寄存器←(接口中I/O端口)指令系统的I/O写指令—接口中I/O端口←(CPU中寄存器)(对设备)I/O指令格(对接口)I/O指令格例8086汇编语言的I/O指令格式AL，DX和其中—DX存放I/O端口地址、AL存放操操作I/OCPU中REG操作设备命令(2)I/O例：假设外设对应I/O接口I/O接口(2)I/O例：假设外设对应I/O接口I/O接口地址约定—输入及输出数据口地址均为70H命令口及状态口地址均为状态口信息格式约定—bit0用程序查询I/O方式实现对外设数据的读操作。Data=03H,Stat=N}while=Stat&0x01;Stat==0);设备Y向接口(外设)写I/O设备I/O设备读接口(外设 主 主I/O接口 I/O接口3、I/O接3、I/O接口的*按数据传送方式注：总线-接口间的数据传输均为并行方式*按功能选择方式可编程接口—软件可直接控制接口的功能与工作方式；不可编程接口—只能通过改变硬件连线实现不同功能。*按传送控制方式有程序控制方式接口、程序中断方式接口、直接存储器存取(DMA)方式接口。(稍后讨论)1、I/O端口的指所有I/O接口的各I/O端口的地址安排或约定，以完成软*I/O接口的端口地址约定(常用1、I/O端口的指所有I/O接口的各I/O端口的地址安排或约定，以完成软*I/O接口的端口地址约定(常用①同一I/O接口的各I/O端口地址是连续②不同I/O接口的I/O端口地址不重叠*I/OI/O地址位数(范围)—应用需求位数≤x应用需求位数—远小于└→多余位数可表示I/O接口所在的总线*I/O端口的编址方法：①人工约定；②OS自动分配回下……………三、I/O接口的选2、I/O接口的*人工约定方式的选址实现：是否命中判断—用比较逻辑I/O接„„„口„*自动分约定地址保存—用配置REG保存自动分配总线标准增加配置命令是否命中判断—用比较逻辑判断(配置2、I/O接口的*人工约定方式的选址实现：是否命中判断—用比较逻辑I/O接„„„口„*自动分约定地址保存—用配置REG保存自动分配总线标准增加配置命令是否命中判断—用比较逻辑判断(配置REG)与总线地址转上„„„程序直接控制I/O无条件传送程序直接控程序查询方式(条件传程序程程序直接控制I/O无条件传送程序直接控程序查询方式(条件传程序程序1、传送CPU可随时通过I/O接口与I/O设备通信，不需查询外设工作状态(假设外设已准备就绪或已完成)。*应用范围：2、对I/O接口与常规I/O*I/O接口的设备侧信号线：*I/O接口的工作过程：直接传送回40主I/OI/O输出输入一、无条件传送方3、接口程序随时使用I/O指令实现CPU与I/O接口(外设)的通信。例—接口60)与8位总线相连(如图)，数据口对应8位并行输出引脚，用C3、接口程序随时使用I/O指令实现CPU与I/O接口(外设)的通信。例—接口60)与8位总线相连(如图)，数据口对应8位并行输出引脚，用Cwhile(!kbhit()BYTE{主{(inti=0;i<8;…I/O}}思考：假设有一个8×8键盘通过并行I/O接口(输出和输入数据口60H和61H)与总线相连，数据口(8位)的每位与8位输出/输入引脚对应，画I/O接口与键盘连接图，并用C语言编写键盘扫描程序二、程序查询方式(有条件传送1、传送└→有效数据交※对外设所有操作均通过I/O接口中转N设备Y*传送过程中，CPU与I/O接口假设设备空设备就绪程状态数据数据„数据状态数据时程序查询二、程序查询方式(有条件传送1、传送└→有效数据交※对外设所有操作均通过I/O接口中转N设备Y*传送过程中，CPU与I/O接口假设设备空设备就绪程状态数据数据„数据状态数据时程序查询传送过程序查询传送过回下回42转38回43状态状态指(数据指„„(数据与接口(外设)交换读接口(外设2、对I/O接口与常规I/O※CPU*I/O接口的设备侧信号线：(用于启动设备)、状态线(表示设备工作是结束)及数据线主I/OI/O*I/O接口的工作过程：启动设备(置状态)→等待就绪据传送→传空启传结空启传结101101状态数据状态数据aabab接口→设备传送的接口→设备传送的转上输出输入2、对I/O接口与常规I/O※CPU*I/O接口的设备侧信号线：(用于启动设备)、状态线(表示设备工作是结束)及数据线主I/OI/O*I/O接口的工作过程：启动设备(置状态)→等待就绪据传送→传空启传结空启传结101101状态数据状态数据aabab接口→设备传送的接口→设备传送的转上输出输入3、接口程序先查用I/O指令询外设状态(接口状态口中)，空闲或就绪时再用I/O指令与外设通信。例1—打印机接口数据口及状态口地址分别为70H和71H3、接口程序先查用I/O指令询外设状态(接口状态口中)，空闲或就绪时再用I/O指令与外设通信。例1—打印机接口数据口及状态口地址分别为70H和71H，用C语言编写打印字符串(以“\0为结束符)的程序。状态式约BUSY#=1—准备0—打印机BYTEwhile(*pCur!=0&&{YN==Stat&}while(Stat==0pCur++;i++;//可插入处理其他事务的YN}转40结写*pCur到70HStat←读71Hi←0，pCur←BUFF例2—CPU时例2—CPU时钟频率为50MHz、I/O指令需100I/O指令需50个时钟周期，系统只有鼠标及硬盘(每次同时传输4B数据)两个外设，要求每秒取30次鼠标信息。采用程序查询方式工作时，①取鼠标信息花费CPU时间的最少百分比？②满足对鼠标操作要求的同时，硬盘的数据传输率？取鼠标信息的最少CPU时间 -=(30×250TC)/(5×10TC)=15×10N=(5×106T)/(250T)=2×104次/s， 硬盘的最大数据传输率B=(2×104次/s-30次/s)×4B=68880B/s转40程序中断I/O1、中断*中断定义：CPU在执行当前程序过程中、出现突发事件急待处理时，CPU暂停执行当前程序、转去执行处理突发事件程序，处理完毕后再程序中断I/O1、中断*中断定义：CPU在执行当前程序过程中、出现突发事件急待处理时，CPU暂停执行当前程序、转去执行处理突发事件程序，处理完毕后再回来继续执行被打断的当前程序，这种控制方式称为“程程序程序时间当前中断回下程序B指令程序B指令程序A指令程序A指令程序A指令程序A指令一、中断的基本概*中断的应用：CPU与外CPU与外I/OI/O中断当前t注：㈠当前程序指令顺序为--指令串①、I/O指令、㈡中断过程由中断请求、中断响应、中断服务、中断返回组成；(I/O接口或*中断的应用：CPU与外CPU与外I/OI/O中断当前t注：㈠当前程序指令顺序为--指令串①、I/O指令、㈡中断过程由中断请求、中断响应、中断服务、中断返回组成；(I/O接口或外设)产生中断请(CPU)响应中中断返㈢中断方式工作的I/O接口应能在操作完成时主动产生中断请求转上中断服„„准实现传送操启动设控制操作过接收操I/O指令串并行工准实现传送操启动设控制操作过接收操指令串I/O指令串并行工*中断的·中断请求—表示有急待处理的突发事件的信号·中断源—能够产生中断请求的部件·中断服务程序—中断请求(突发事件)对应的处理程序·中断响应—从当前程序转入中断服务程序的过程·中断服务—执行中断请求对应中断服务程序的过程·中断返回—从中断服务程序返回当前程序的过程·中断处理—中断服务及中断返回主中断当前程时间*中断的·中断请求—表示有急待处理的突发事件的信号·中断源—能够产生中断请求的部件·中断服务程序—中断请求(突发事件)对应的处理程序·中断响应—从当前程序转入中断服务程序的过程·中断服务—执行中断请求对应中断服务程序的过程·中断返回—从中断服务程序返回当前程序的过程·中断处理—中断服务及中断返回主中断当前程时间中断当前k„地务程ik„指令指令„„2、2、中断(1*按请求的来源分：内中断—来自CPU内部的中断，常称为软件中断外中断—来自CPU外部的中断，又称硬件中断或I/O*按请求的处理等级分：内中断—均为不可屏蔽中断(需立即处可屏蔽中断--键盘、鼠标、串行/并行接口、磁盘等47回下*按请求的性质分类：中断—与当前指令执行无关的突发事件异常—由当前指令执行引发的突发*按请求的性质分类：中断—与当前指令执行无关的突发事件异常—由当前指令执行引发的突发事件转上回53回55回56举产生处理处理任何指令下条立中BIOS功能调用、溢指令完成下条故存储管理页当前陷单步执行、到达断指令完成下条中任何注：①指令间处理—指当前指令完成后、下条指令执行前处理；②中断返回点—总是开始执行一条新指令(CPU工作流程约③下条指令--当前指令的后继指令 (2(2即：①各中断源共用一个公用的中断服务程序②中断服务程序中按序查询各中断源的请求标志③某中断源有请求时进入公用中断服…NN有请求Y有请求YY中断回下……Z的中断处理BA的中断处理恢复读中断源ZB读中断源A保存I/O检测I/O*向量中断：中断源识别及中断服务程序入口获得通过方式即：①各中断源有各自的中断服务程序，各中断服务程序入口(主存地址)存放在惟一的中断向量表(IVT)中；②*向量中断：中断源识别及中断服务程序入口获得通过方式即：①各中断源有各自的中断服务程序，各中断服务程序入口(主存地址)存放在惟一的中断向量表(IVT)中；②CPU的中断机构用硬件检测并选择最紧急请求③用所选中断源编号查IVT表△向量/非向①现代系统多选择向量中断方式②某中断源有多种请求时，常采用非向量中断方式转上回54……I/OI/O 中断编优断逻请辑判 存……(3*单重中断：中断处理过程中不再响应新的I/O中断*多重中断：中断处理过程中可以响应新的I/(3*单重中断：中断处理过程中不再响应新的I/O中断*多重中断：中断处理过程中可以响应新的I/O中断请求，又称中断嵌套。请求A请求有请求A有请求B(B比A重要中断程序中断程序中断程序程序序A(tt(b)(a)△单重/多重①现代系统多选择同时支持单重/多重中断方式默认采用单重中断方式②中断服务程序可改为多重中断方式├→CPU标志REG中设有“中断允许└→指令系统中设有开中断及关中断回56二、I/O中断的过中断过程==中断响+Ⅰ中断请求Ⅲ各断所选请求的指令时间响中服中断过返…CPU工作二、I/O中断的过中断过程==中断响+Ⅰ中断请求Ⅲ各断所选请求的指令时间响中服中断过返…CPU工作周周周周N有DMA请求N有中断请求YY启回下回58回59周周周周检测指令1、I/O中断请*检测时机：CPU在当前指令结束时检测可屏蔽I/O中断注—CPU随时检测不可屏蔽I/O中断及CPU内部中断*I/O中断请求的连接：可屏蔽/不可屏蔽I/O…可屏蔽请…不可屏蔽请……可屏蔽请不可屏蔽请(a)☆1、I/O中断请*检测时机：CPU在当前指令结束时检测可屏蔽I/O中断注—CPU随时检测不可屏蔽I/O中断及CPU内部中断*I/O中断请求的连接：可屏蔽/不可屏蔽I/O…可屏蔽请…不可屏蔽请……可屏蔽请不可屏蔽请(a)☆(b)分类共用请求*处理：取指取指间址中断有I/O中断请求无I/O中断请时转上转48页(不同请求的检测时2、中断--仅讨包含识别中断源、保存现场、务程序入口地址、转入中断服务程序4中断服务程序当前程时间中断服务程序当前k„指地ik(1--常称为中断(请求*2、中断--仅讨包含识别中断源、保存现场、务程序入口地址、转入中断服务程序4中断服务程序当前程时间中断服务程序当前k„指地ik(1--常称为中断(请求*任务：①从所有中断请求中选择一个最紧急的请求②获得该中断源请求的中断类型号(中断※中断类型号—中断源对应的中断服务程序入口地址在中断向量表IVT中的行号，各中断源有固定、惟一的中断类型号*实现方法：回下转50回57主„k„„„指令指令„„(2)保存*任务：①保存断点/返回点硬件现场(如PC及状态REG(2)保存*任务：①保存断点/返回点硬件现场(如PC及状态REG└→以便中断结束后继续执行②关中断，即恢复系统默认的单重中断方式└→中断处理时└→状态REG的IF位*保存现①通常采用后援REG堆栈②保存返回点(非断点)现场。(→减少中断返回阶段复杂②中类型说明：①返回点指令地址由中断源属性(中断类型号可②后援PC内容为当前指令地址(“PC←PC+1”时接收PC转上回下转48页(不同请求的返回后援寄存器 中断机构保存现场返回点判断及选择电状态其他后援*单重中断实现方法①IF位作为I/O中断请求的检测条件之一可屏蔽I/O不可屏蔽中②IF=0时*单重中断实现方法①IF位作为I/O中断请求的检测条件之一可屏蔽I/O不可屏蔽中②IF=0时中断检测逻辑屏蔽了I/O中断请求新的I/O中断请求被t☆I/O中断请求得到响应的条件①I/O中断请求②当前指令结束时(即End信号有效③“中断允许”位IF=1④无DMA请求及无更紧急(更高优先级)中断请求转上转51转48页(检测时机中断中断中断“中断允许指令结束信号CPU内中断请 机中断+&(3*任务：查中断向量表IVT(用中断向量地址)，获得所选中断源(中断请求)的中断服务程序入口地址(中断向量)。※中断向量—IVT中某行的内容，即中断服务程序入(3*任务：查中断向量表IVT(用中断向量地址)，获得所选中断源(中断请求)的中断服务程序入口地址(中断向量)。※中断向量—IVT中某行的内容，即中断服务程序入口地址※中断向量地址—即中断向量的索引地址=IVT首址+中断类型号**实现方IVT存放—常存放在主存中某块连续单元，由OS查。其空(4*任务：将获得的中断服务程序入口地址置入PC转54……………主I/OI/O③④其它 中 保存现中断类型 场逻辑回逻判中优断逻请辑求检测入口地址获μ时3、中断(1*任务：执行中断服务程序(即CPU按PC内容执行指令*中断服务程序基本框架：应周3、中断(1*任务：执行中断服务程序(即CPU按PC内容执行指令*中断服务程序基本框架：应周隐指务程(b)(a)转52回下中断中断恢复软件现恢复软件现设备服务指设备服务指开中保存软件现保存软件现PCPC(2*任务：①恢复中断响应时保存的断点/返回点现场②返回*实现方法：①中中断服务程序中用中断返回指令指明(触发└→∴中断处理=(2*任务：①恢复中断响应时保存的断点/返回点现场②返回*实现方法：①中中断服务程序中用中断返回指令指明(触发└→∴中断处理=中断服务要求中断响应时保存的(PC)是返回点指令地址└→非断点指令当前指令→返回点←下条指中断现场保中断中类型后援寄存器转上转52返回点判断及选择电后援状态其他三、I/O中断的组1、中断方式的I/O接口*组成：增加中断请求产生/撤消中断请求信结中断响应信启动设控制总数据总三、I/O中断的组1、中断方式的I/O接口*组成：增加中断请求产生/撤消中断请求信结中断响应信启动设控制总数据总输出数地址总*请求产生/撤消原理：EI=1&RD=1时自动RD=0(中断服务)时*中断响应原理：中断响应信号有效时(CPU中断响应周期的识别中断源阶段)，接口送出约定的中断向量地址(60回84)操⑧⑨⑦⑥⑤③④I/O设备选择电控制状态内部控制逻忙触发器 ② 触发器 就绪触发器&2、识别*中断源有共用请求式、分类共用请求式、独立请求式3……可屏蔽请……不可屏蔽请……不可屏蔽请可屏蔽请2、识别*中断源有共用请求式、分类共用请求式、独立请求式3……可屏蔽请……不可屏蔽请……不可屏蔽请可屏蔽请不可屏蔽请可屏蔽请(a)(b)(c)应用—外中断常用分类共用请求式连接(接口又有2内中断常用独立请求式可屏蔽请(共用式连接(a)独立式连不可屏蔽请(共用式连接…(b)共用式连回63…中断响应电中断请求电中断响应电中断请求电内中断请(独立式连接标志REGIF&中断I/O中断请求电CPUCPUCPU*识别中断源的任务(目标①从所有中断请求中选择一个最紧急的请求└→紧急程*识别中断源的任务(目标①从所有中断请求中选择一个最紧急的请求└→紧急程度常用优先级②获得该中断源请求的中断类型号(或中*识别中断源(中断判优)的方种类—有软件查询、硬件串行判优、硬件并行判优3种应用—不同判优方法适用于不同的中断请求连接方式*软件查--适用于共用请求式连接(非向量中断判优原理—共用的中断服务程序的决定了各中断源(请求)的优中断请求回下…中断源中断源中断源*串行判--适用于共用请求式连接(向量中断响应信…判优原理—与菊花链查询总线仲裁类似，*串行判--适用于共用请求式连接(向量中断响应信…判优原理—与菊花链查询总线仲裁类似，(连接次序)决定了各中断源(请求)的优先级(静态优先级；中断类型号形成—各中断源按约定给出。*并行判--适用于独立请求式连接(向量中断中断请响应信号中断类型中断周期信中断类型……判优原理—与独立请求总线仲裁类似，判优算法各中断源(请求)的优先级(可实现动态优先级中断类型号形成—判优逻辑按各请求连接次序└→I/O接口不再需要中断响应逻6转上回下转61共用中断中断源中断源中断源中断源中断源中断机构的并行判中断控制器的并行中断源中断源中断源3、中断*中断系统基本组成：由CPU的中断机构、OS管理的中断向表IVT、I/O接口的中断请求电路、3、中断*中断系统基本组成：由CPU的中断机构、OS管理的中断向表IVT、I/O接口的中断请求电路、中断控制器(可选)组成主不可屏蔽请(共用式连接可屏蔽请(共用式连接⑫中断类⑮⑭中断向量⑮⑭⑫注：①采用中断控制器时，I/O接口中的响应电路不②I/0中断通常采用共用请求式连*中断系统工作原理：中断检测与指令周期重叠；中断响由⑪～⑯步组成；中断返回回下转上………I/O应电求电中断μOP控 (n)中断返回指中断请 (0)中断响内中断请标志REGIF⑬⑯中断&场逻场检时序*中断控①自动检测并记录②自动向CPU提出中断请求③自动进行中断请求的排队④处理来自CPU的中断响应操作(提供响应信中断类型*中断控①自动检测并记录②自动向CPU提出中断请求③自动进行中断请求的排队④处理来自CPU的中断响应操作(提供响应信中断类型中断请求信中断控⑤作为I/O接口接收并响应CPU的操作(如修转上回68…I/OI/O中断清除排队(编码……4、多重I/O中断的组*多重中断方4、多重I/O中断的组*多重中断方式：中断处理过程中允许响应并处理新I/O中 请求，又称中断嵌套方式程序程序程序程序程序程序单重多重*多重中①单重中断(系统默认)→多重中断的转换方法②新请求的响应条件(即正在服务请求与新请求的判优方法*单重单重中断(系统默认)—中断响应时新的I/O中断请求被t多重中断—中断服务程序中将IF←1可响应新的I/O中断t可响应新的I/O中断多*单重单重中断(系统默认)—中断响应时新的I/O中断请求被t多重中断—中断服务程序中将IF←1可响应新的I/O中断t可响应新的I/O中断多重中断服务程序中断返回指令(含恢复恢复软件现设备服务指开中保存软件现中断响应(含关中断中断中断中断中断中断中断*新请求①对新请求，IC立*新请求①对新请求，IC立即产生，由CPU决定是否响应☆②对新请求，由IC决定是否产生，CPU立即响应；新请求的产生条件—当正在服务请求的优先级小于新请求的优先级时，IC产生新请求响应信中断类型中断请求信注①增设中断服务REG存放正在服务的中断②中断响应时，中断服务REG、中断请求REG同时回下转65………中断控制器 中断复位(编码比较(编码中断类型号形复位中断置位&5、中断5、中断特殊屏蔽—屏蔽正在服务的请求(多重中断时需*中断屏方法—有独立屏蔽字及排队+共用屏蔽2种方法实现—IC提供记录机制，应用程序根据需要可修改响应信中断类型中断请求信转上…………中断中断类型号形成&&(编码比较(编码复复置特殊屏蔽&正常屏蔽…&6、I/O中断方以C语言的(1*中断服6、I/O中断方以C语言的(1*中断服//fname为中断函数//与常*设置/获得中*开/关中断允许位IF函数回下(2char=longintvoidinterrupt{if(nCurrPoint{//int0B为自定义(2char=longintvoidinterrupt{if(nCurrPoint{//int0B为自定义函数//开中断(支持中断嵌100outp(0x60Buff[nCurrPnt])；//一次传输一个数据}//关中断(恢复现场时禁}void{//保存12号中断原来的中断向//关闭中//设置12号中断新的中断//开放中Buff[nCurrPnt])；//发送首字符，其余由中断程//I/O接口支持中断方式，且连接到0x0B号中断引//主程序其//恢复12号中断原来的中断向}转上回78I/OI/O*计算机系统中I/O传送的特点①I/O传送通常为主存-外设间②不同外设的传输速度、传输数据量需求差别很大*程序控制I/O方式的特点①I/O传送为CPU-外设间└→需再用一条CPU-主存间传送指令满足需②每个I/O指令周期传送一个字节或字└→≥2个总线周期(取指及执行)传送1③CPU与外设不能并行工作├→程序查询方式—CPU-外设间串行└→程序中断方式—CPU-外设间部分并行*优化思路：①减轻CPU负担；②1个总线周期传送11、I/O方式(DMA—※DMA方式—用硬件实现主存-外设间※DMA控制器(DMAC)—帮助CPU控制主存-外设间传送主程序①②视频打印显……控制打印摄像显示1、I/O方式(DMA—※DMA方式—用硬件实现主存-外设间※DMA控制器(DMAC)—帮助CPU控制主存-外设间传送主程序①②视频打印显……控制打印摄像显示*目标：①传送不占用CPU时间(DMAC控制②快速传送(按总线周期[非指令周期]传送③批量传送(CPU干预1次传送一批数*应用：适用于主存与磁盘、网卡、USB等设备间的批量、高速数据传送。回下DMA一、DMAI/O方式的基本原2、I/O方式包含DMA预处理、DMA传送、DMA后处理I/O接口外设DMA控制中断控制t①DMA②DMA③后*与中断方式的区别：传送过程全部由DMAC管理与控制回回78(传2、I/O方式包含DMA预处理、DMA传送、DMA后处理I/O接口外设DMA控制中断控制t①DMA②DMA③后*与中断方式的区别：传送过程全部由DMAC管理与控制回回78(传送要求(启动设备执行其他程序(处理事务程 启动监 中转操作信息启动监 中转操作信 设备就 接收设备状态设备就 接收设备状 接收要等待外设就控制操作等待外设就控制操作号接收各I/O接口的中断请求，立即向CPU提出中断请实现接收操实现接收操设备启设备启发送数据发送数据原理示例参数：将硬盘XX柱面、YY盘面、ZZ扇区开始的数据块送往主原理示例参数：将硬盘XX柱面、YY盘面、ZZ扇区开始的数据块送往主存中(首址为BUF的4KB空间)，硬盘适配命令端口、参数端口、数据端口地址分别为RR、PP、DD--软件(1)DMA预处理(又称DAM*(a)通知传送需求CPU执行I/O指令串，对DMAC设置传送参数(主存缓冲首址、传送字数、操作类型[MEMR/MEMW])及工作方式注—DMAC中必须有相关端口保存示例—首址端口←BUF，字数端口←4KB，控制端口*(b)启动设备CPU执行I/O指令[串]，对I/O接口进行启动设备操作示例—RR端口←<DMA操作>，PP端口←按序写<XX、YY、转上回78回80主I/OI/ODMA(2)DMA--硬件*(a)请求总线控制权：外设就绪时→I/O接口提出DREQ→DMAC提(2)DMA--硬件*(a)请求总线控制权：外设就绪时→I/O接口提出DREQ→DMAC提出HRQ请求→CPU在当前总线周期结束时发出HLDA→DAMC获得总线控制权传送时*(b)传送操作：DAMC按总线标准控制传送过①在地址期—DACK应答→I/O接口、(首址端口)→地址总线、成对命令(MEMR#/IOW#或MEMW#/IOR#)→命令总线，②在数据期—(字数端口)-1、注—“(端口)”指端示例—地址期：AB←(首址端口)、CB←IOR#及MEMW#数据期：主存←DB←(硬盘适配器DD端口，(字数端口)-1、(首址端口转转下回66主I/OI/ODMAI/O字数332211100命数据数数数总线周总线周总线周空总线周空*(c)下个字传送判别：DAMC检测(字数端口)并进为零时转入DMA后处理否则等待DREQ请求，有效时转(b)进行回79回83I/O字数332211100命数据数数数总线周总线周总线周空总线周空*(c)下个字传送判别：DAMC检测(字数端口)并进为零时转入DMA后处理否则等待DREQ请求，有效时转(b)进行回79回83(3)DMA后处--硬件*(a)硬件结束处理：DMAC发EOP#信号(DMA传送结束)→I/O口撤消DREQ请求→DMAC撤消DACK(3)DMA后处--硬件*(a)硬件结束处理：DMAC发EOP#信号(DMA传送结束)→I/O口撤消DREQ请求→DMAC撤消DACK应答、撤消HRQ请求(放弃总线控制权)→CPU撤消HLDA(恢复总线控制权)→DMAC撤消EOP#信号；*(b)软件结束处理：I/O接口与外设间完成操作时发IREQ号(通过CPU通知软件DMA传送已结束)→CPU执行中断程序进行善后处理(如数据校验等。⑩讨论①：预处理时，为何外设启动的信息不放在DMAC②：为何不用DMAC提出DMA③：DMA方式转74转上转75转71主中断 ①EOP#↓⑥EOP#↑I/ODMA3、I/O方式--DMAC的工作解决的问题：不同设备传送速度不同(CPU可能在等着使用总线[如取指])，DMAC在两个字传送之间“下个字传送判别”阶段)是否一直占有总线控制权(1)暂停CPU--又称CPU*原理：DMAC在传送3、I/O方式--DMAC的工作解决的问题：不同设备传送速度不同(CPU可能在等着使用总线[如取指])，DMAC在两个字传送之间“下个字传送判别”阶段)是否一直占有总线控制权(1)暂停CPU--又称CPU*原理：DMAC在传送全部完成后，才向CPU交回└→DREQ无效时，DMAC也不放弃总线I/O空空空可总线CPU使用总线想与不想都无法使用总可*特点：DMAC请求-响应少、传输效率高，CPU受限适用于外设速度接近于总线速度的DMA转77回下(2)与CPU--又称透明DMA*原理：CPU使用单号总线周期，DMAC使用双号总线周期I/O接口DMAC总线CPU(D*特点：DMAC无请求-响应(3--又称*原理：①当DREQ有效时，DMAC向CPU请求1～n个总线②DMA请求优先级高于CPU(为避免I/O空可无法使总线CPU使用(2)与CPU--又称透明DMA*原理：CPU使用单号总线周期，DMAC使用双号总线周期I/O接口DMAC总线CPU(D*特点：DMAC无请求-响应(3--又称*原理：①当DREQ有效时，DMAC向CPU请求1～n个总线②DMA请求优先级高于CPU(为避免I/O空可无法使总线CPU使用总线无法使可*特点：总线使用效率高、DMAC请求-响应频繁，最常用DMAC怎知本次DMA传送方式？CPU在DMA预处理时对DM设转上转75MAC(传送CPU(DMAC(空闲CPU(DMAC(传送DMA方式硬件组织涉及CPU的DMA机构、DMA控制器及I/O的DMA机构三部分1、CPU的DMA机*DMA传送对CPUHRQ有效DMA方式硬件组织涉及CPU的DMA机构、DMA控制器及I/O的DMA机构三部分1、CPU的DMA机*DMA传送对CPUHRQ有效、当前总线周期结束/空闲时，CPU使HLDA有效*CPU主要是对总线接口单元BIU有所中断请 总线周结束„中断响控制单元运算&DMA接口单元中断时序寄存二、DMAI/O方式的硬件组2、DMA控制器*DMAC功能：管理所有I/O接口的DMA请求、向CPU提出DMA求、控制DMA传送过程I/O接口I/O接口中断(1)DMAC2、DMA控制器*DMAC功能：管理所有I/O接口的DMA请求、向CPU提出DMA求、控制DMA传送过程I/O接口I/O接口中断(1)DMACDMA控制器有被动态和主动态两种状态*被动态：作为常规I/O接口(从设备)使用，接收CPU└→包含端口、地址译码、内部控制逻辑等电路*主动态：作为DMAC(主设备)使用，实现DMA方式└→包含(接口/CPU)DMA请求管理与响应等回下主 DMA(2)DMAC*接口功控制/状态/数据REG、端*DMAC接口侧—(2)DMAC*接口功控制/状态/数据REG、端*DMAC接口侧—DMA请求/屏蔽/判优逻辑、响应/结束逻辑CPU侧—总线控制权请求/响应逻辑传送控制—总线主控逻辑、主存首址REG/计数传送字数REG/计数地址总数据总EO877低 地址状控数据总线缓地址3、I/O接口的DMA机构的硬件组*DMA传送对I/O①必须具有中断请求└→∵DMA后处理时，由I/O接口通3、I/O接口的DMA机构的硬件组*DMA传送对I/O①必须具有中断请求└→∵DMA后处理时，由I/O接口通知软件已结②必须使用同一数据端口传送DMA方式的数据└→∵传送操作时，地址总线上为主存地*I/O接口组织中断功能—控制REG的中断允许位EI、中断请求逻辑DMA功能—控制REG的DMA允许位ED、DMA请求逻辑地址总数据总转60…外设DMA方中断数据/锁存控制状态地址内部数据总线缓地址I/O方式*DMA方式传送过程：以暂停CPU访问传送方式①预处理—设置DMA②传送—获得总线控制权、I/O传送及下字处理(多次③后处理—硬件结束(交回ⅠⅡ⑨I/O接口I/O接口I/O方式*DMA方式传送过程：以暂停CPU访问传送方式①预处理—设置DMA②传送—获得总线控制权、I/O传送及下字处理(多次③后处理—硬件结束(交回ⅠⅡ⑨I/O接口I/O接口⑩注：Ⅰ--DMA传送的参数(含传送方式)，Ⅱ--设备启动及⑪⑫⑬--DMA控制器请求并获得总线控制权过①②及④⑤--DMA控制1次传送的过③--I/O接口的再次就绪请求，对快速设备应一⑥⑦⑧⑨⑩--DMA传送结束的处理回下主 DMA*DMA例—某CPU的主频=500MHz、CPI=5，假=0.5MB/s，数据总线=32位，中断程序指令数=18条、中断处理其它开销(响应)相当于2条指令时间。⑪中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间百分比*DMA例—某CPU的主频=500MHz、CPI=5，假=0.5MB/s，数据总线=32位，中断程序指令数=18条、中断处理其它开销(响应)相当于2条指令时间。⑪中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间百分比⑫若外设数据传输率提高到5MB/s，改用DMA传送方式DMA传送预处理及后处理共需500个时钟、块大小=5000，CPU于该外设I/O的时间百分比(假设CPU与DMAC无冲突使用总线？转上回下传送每字优先处传送总线周期对CPU的影中断1软件≥2暂停原程中可DMA多个硬件1暂停不可①对CPU而言，两者均采用请求-响应方式②两者均须软件和硬件共同完成解—⑪CPU用于I/O的时间百分比外t -解—⑪CPU用于I/O的时间百分比外t -TINT=(2+18)*5÷(500*10)=0.2*10 -TI/O=1÷[0.5*10÷(32/8)]=8*10时间百分比=0.2*10-6/(0.2*10-6+8*10-解—⑫CPU用于I/O的时间百分比后处t -TDMA=500÷(500*10)=1*10 -TI/O=5000÷[5*10÷(32/8)]=4000*10时间百分比=1*10-6/(1*10-6+4000*10-转上预处执行后处预处预处DMA预处中断执行执行1次就绪通道及IOP1、通道*通道定义：是替代CPU管理与控制外设的I/O控制器*具有通道的I/O系统组织：CPU-通道-控制器-设备4级结MEM通道bus(即I/O总线…通通道及IOP1、通道*通道定义：是替代CPU管理与控制外设的I/O控制器*具有通道的I/O系统组织：CPU-通道-控制器-设备4级结MEM通道bus(即I/O总线…通通设备设备设备外外外*通道功能：①接收CPU的I/O控制(传送的启动、②执行通道程序(依此进行I/O操作③组织与控制I/O传送(满足两条总线④收集并记录外设工作状态(写到主存指⑤转达外设及通道的中断请求(结束或故障)回下回90一、通道I/O2、通道I/O方式的基本过与DMA方式类似，有通道启动、通道传送、通道结束3个阶通道启用户程序执行访管指令(系统功能调用)转入I/O访管指令格2、通道I/O方式