《输入输出及中断》课件

输入输出及中断CATALOGUE目录输入输出概述中断概念及分类输入输出设备的中断处理中断在计算机系统中的应用中断技术的发展趋势01输入输出概述输入输出01输入输出是指计算机从外部获取信息并对外界发送信息的过程。输入是指将数据、指令等信息传输到计算机内部，输出则是将计算机内部的信息传输到外部设备。输入设备02输入设备是指用于向计算机输入信息的设备，例如键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。输出设备03输出设备是指将计算机内部的信息传输到外部的设备，例如显示器、打印机、音响等。输入输出的定义键盘、触摸屏等，主要用于输入文本信息。文本输入设备扫描仪、摄像头等，主要用于输入图像信息。图像输入设备显示器、打印机等，主要用于输出图像信息。图像输出设备麦克风、扬声器等，主要用于输入输出声音信息。声音输入输出设备输入输出设备分类USB接口是常见的输入输出接口之一，支持热插拔，可以连接多种设备，如鼠标、键盘、打印机等。USB接口HDMI接口PCIe接口SATA接口HDMI接口是高清多媒体接口，主要用于连接显示器和电视等，支持音频和视频传输。PCIe接口是一种高速串行总线接口，主要用于连接高速存储设备和显卡等，传输速度快。SATA接口是串行ATA接口，主要用于连接硬盘、光驱等存储设备，支持热插拔和多种数据传输模式。输入输出接口类型02中断概念及分类中断在计算机中，中断是指一种特殊的输入/输出事件，当该事件发生时，计算机暂停当前任务的执行，保存现场，转去执行相应的中断处理程序，处理完后再返回到被中断的程序继续执行。中断的本质是一种使计算机能够实时响应并处理各种随机发生的外部事件的技术。中断的作用实现多任务并行处理、实时处理和故障处理。中断的定义中断的分类根据来源分类可分为内部中断和外部中断。内部中断是由硬件或软件产生的中断，如程序性中断、时钟中断等；外部中断是由外部设备或事件产生的中断，如键盘中断、鼠标中断等。根据优先级分类可分为高优先级中断和低优先级中断。高优先级中断需要立即处理，如实时任务；低优先级中断可以稍后处理，如普通任务。当某个外部事件发生时，系统检测到该事件并判断是否需要产生中断。中断检测系统保存当前运行任务的状态信息，以便返回时能够恢复到原来的状态。保存现场系统转去执行相应的中断处理程序，处理完后再返回到被中断的程序继续执行。开始处理系统恢复被中断的程序的状态信息，返回到被中断的位置继续执行。恢复现场中断处理流程03输入输出设备的中断处理123当用户按下或释放键盘上的键时，会产生键盘中断。键盘中断操作系统会通过中断处理程序来响应键盘中断，并将相应的按键码传递给应用程序。中断处理程序在事件循环中，应用程序会检查按键码并执行相应的操作，如输入字符或执行命令。事件循环键盘中断处理中断处理程序操作系统会通过中断处理程序来响应鼠标中断，并将鼠标的位置和状态信息传递给应用程序。事件处理程序应用程序会通过事件处理程序来响应鼠标事件，如移动鼠标、单击或双击鼠标等。鼠标中断当用户移动或点击鼠标时，会产生鼠标中断。鼠标中断处理打印机中断当打印机完成打印任务或出现错误时，会产生打印机中断。中断处理程序操作系统会通过中断处理程序来响应打印机中断，并通知应用程序打印任务已完成或出现错误。错误处理应用程序在接收到打印机中断后，会根据具体情况进行错误处理或任务完成处理，如重新打印或报告错误信息给用户。打印机中断处理04中断在计算机系统中的应用中断可用于操作系统中的进程调度，当一个进程需要等待某个事件（如I/O操作完成）时，操作系统可以将其挂起，然后调度其他进程运行。进程调度中断在内存管理中也起着重要作用，例如，当系统内存不足时，操作系统可以通过中断来通知应用程序释放一些内存空间。内存管理中断可以用于任务管理，例如，当一个任务完成或超时时，操作系统可以通过中断来通知任务调度器进行任务切换。任务管理中断在操作系统中的应用实时任务调度在实时系统中，中断可以用于实时任务的调度，当某个任务的时间要求非常严格时，系统可以通过中断来确保该任务能够及时执行。实时事件处理实时系统中经常会有一些突发事件需要处理，中断可以用于这些事件的处理，例如，当某个传感器触发时，系统可以通过中断来读取传感器的数据并处理。实时性能监控中断也可以用于实时性能的监控，例如，当系统的负载过高时，系统可以通过中断来通知管理员进行相应的处理。中断在实时系统中的应用在网络通信中，中断可以用于数据传输的控制，例如，当数据传输过程中出现错误时，系统可以通过中断来通知发送方重新发送数据。数据传输控制在网络通信中，经常会有一些网络事件需要处理，例如，当有新的连接请求时，系统可以通过中断来处理该请求。网络事件处理中断也可以用于网络性能的监控，例如，当网络的负载过高时，系统可以通过中断来通知管理员进行相应的处理。网络性能监控中断在网络通信中的应用05中断技术的发展趋势03中断技术为计算机系统提供了高效、实时的输入输出处理能力。01中断技术已广泛应用于计算机系统中，如实时系统、嵌入式系统等。02中断技术已成为计算机系统实现异步处理的关键技术之一。中断技术的现状实现更精细的中断控制开发更精细的中断控制机制，以满足不同应用场景的需求。强化中断安全性加强中断处理过程中的数据安全和隐私保护，防止数据泄露和攻击。进一步提高中断处理速度通过优化中断控制器设计、采用更快的处理器等手段，提高中断处理速度。中断技术的未来发展方向与多核技术的结合利用多核处理