输入输出系统
2020-04-24 22:42:02 0 举报AI智能生成
计算机组成原理
作者其他创作
大纲/内容
IO接口
主要功能
设备选择功能
地址译码
设备选择
传送命令
传送数据
实现数据缓冲和格式转换
反应IO设备的工作状态
基本结构
设备选择器，命令寄存器，命令译码器，数据缓冲寄存器，设备转态标记
编址
统一编址
与存储器共用地址，用访问指令访问IO设备
独立编址
单独使用一套地址，有专门的IO命令
IO方式
程序查询方式
特点
1. CPU出现“踏步”等待现象
2. CPU与IO串行工作
程序中断方式
中断系统
中断的概念
中断源
能够向CPU发出中断请求的事件
中断分类
内中断
自愿中断
指令中断
强迫中断
硬件故障
软件中断
外中断
外设请求
人工干预
工作流程
中断请求
分类
中断请求标记触发器
中断响应
响应中断的条件
中断源中有中断请求
CPU运行中断（开中断）
一条指令执行完后没有更紧急的任务
中断判优
软件
查询程序
硬件
排队器
优先级的设置
硬件故障 高于 软件故障
非屏蔽中断 高于 可屏蔽中断
DMA中断请求 高于 IO设备中断请求
高速设备 高于 低速设备
输入设备 高于 输出设备
中断处理
中断隐指令
关中断
保存断点
引出中断服务程序
条件查询法
硬件向量法
由中断向量地址形成部件产出向量地址，在由向量地址找到入口地址
中断服务程序
保护现场
保存断点
保存寄存器
中断服务
恢复现场
中断返回
单重中断和多重中断
单重中断
执行中断服务程序时不响应新的中断请求
多重中断
执行中断服务程序时可以响应新的中断请求
考试：屏蔽字
考试：程序执行轨迹
术语
中断标志IF（Interrupt Flag）
屏蔽字寄存器
动态调整多重中断的优先级
1表示屏蔽，0表示正常
自己能屏蔽自己
程序中断方式
工作流程
CPU占用情况
DMA方式
DMA控制器
主要功能
传输前
接受外设的DMA请求，向CPU发出总线请求，接管总线控制权
传输时
管理总线，控制数据传输，确定主存单元
传输后
向CPU报告DMA操作的结束
组成
主存地址计数器
存放要交换数据的主存地址
传送长度计数器
记录传送数据的长度
数据缓存寄存器
暂存每次传送的数据
DMA请求触发器
设备准备好将其置位
控制/状态逻辑
由控制和时序电路及状态标志组成
中断机构
数据传送完毕后触发中断机构
传送过程
预处理
CPU完成寄存器初值设置等准备工作
数据传送
CPU继续执行主程序，DMA控制器完成数据传送
后处理
CPU执行中断服务程序做DMA结束处理
传送方式
停止CPU访存
需要数据传送时，停止CPU访存，总线控制权交给DMA控制器
交替访存
将CPU周期分为DMA访存和CPU访存两部分
周期挪用
IO设备需要访存时，挪用一个或几个存取周期
通道方式
基本功能
通道类型
选择通道
多路通道
数组多路通道
字节多路通道
外围处理机方式
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