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制作一个网站需要多长时间,湖南招聘信息网官网,评测主题 wordpress,湛江免费制作网站26考研 | 王道 | 计算机组成原理 | 七、输入输出系统 文章目录 26考研 | 王道 | 计算机组成原理 | 七、输入输出系统7.1 输入输出系统及I/O控制方式外部设备(考纲没有#xff0c;做个了解) 7.2 I/O接口7.3 I/O方式1. 程序查询方式2. 中断的作用和原理1.中断响应阶段#xf…26考研 | 王道 | 计算机组成原理 | 七、输入输出系统 文章目录 26考研 | 王道 | 计算机组成原理 | 七、输入输出系统7.1 输入输出系统及I/O控制方式外部设备(考纲没有做个了解) 7.2 I/O接口7.3 I/O方式1. 程序查询方式2. 中断的作用和原理1.中断响应阶段硬件自动完成*2. 中断处理阶段操作系统/驱动主导*3. 中断返回阶段** 3. 多重中断4. 程序中断方式5. DMA方式 7.1 输入输出系统及I/O控制方式 I/O接口又称I/O控制器、设备控制器、负责协调主机与外部设备之间的数据传输。I/O控制器就是一块芯片常被集成在主板上 I/O控制方式简介 DMA控制方式 通道控制方式 I/O系统基本组成 在配有通道的计算机系统中用户需要输入输出时引起的中断是 访管中断 因为这时调用的是系统提供的接口要去请求操作系统服务此时会使得访管中断 外部设备(考纲没有做个了解) 7.2 I/O接口 磁盘驱动器是磁头、磁盘和读写电路组成的也就是常说的磁盘本身不是I/O接口 功能选址功能、传送命令功能、传送数据功能、反映I/O设备工作状态的功能 I/O接口的工作原理 接口和设备之间不会传送中断请求信号 接口与端口 统一编址 V.S. 独立编址 I/O接口的类型 磁盘驱动器向盘片磁道记录数据时采用穿行方式写入 USB就是串行接口 程序员进行系统调用访问设备使用的是逻辑地址 7.3 I/O方式 1.在各种I/O方式中这三种方式的特点如下所示 2.DMA优先级高于程序中断的优先级 3.程序中断方式需要保护现场DMA方式在传输过程中不需要保护现场 4.程序中断过程是由硬件称中断隐指令和中断服务程序共同完成的 5.中断I/O方式下CPU执行中断服务程序时会执行相应的I/O指令实现CPU的通用寄存器和外设接口中的寄存器之间的直接数据交换 6.中断请求的是CPU时间要求CPU执行程序来处理发生的相关事件 7.CPU对外部中断的响应不可能发生在一条指令的执行过程中

1. 程序查询方式 2. 中断的作用和原理 1.CPU响应中断的三个条件中断源有中断请求、CPU允许中断以及开中断、一条指令执行完毕并且没有更紧迫的任务 开中断时CPU只要检测到中断请求就进行中断响应不管多重还是单重 2.中断服务程序一般是操作系统模块 3.中断向量方法可提高中断源的识别速度 4.中断向量地址是内存中存放中断向量的地址也就是中断服务程序入口地址的地址也就是说中断向量其实是中断服务程序入口地址 5.中断服务程序最后的指令是中断返回指令不是无条件转移指令。不同的地方在于不仅要修改PC值还要恢复现场 6.中断响应的优先级不是由中断屏蔽字决定的在中断响应阶段之前CPU根据中断屏蔽字将所有未被屏蔽的中断请求送到硬件电路或中断查询程序进行中断响应判优 7.在中断响应周期由中断隐指令将允许中断触发器置0表示关中断 8.进入中断响应阶段时CPU一定处于开中断状态进入响应阶段说明有请求并且CPU也响应了那说明还可以收到请求那说明就是开中断状态 9.中断优先级包括响应优先级和处理优先级响应优先级由硬件线路或者查询程序的查询顺序确定不可动态改变处理优先级由中断屏蔽字确定可灵活改变 中断的基本概念 中断请求的分类 中断请求标记 中断判优实现 中断判优-优先级设置 中断处理过程 其实就是排队器选择一个中断后把结果输入到中断向量地址形成部件然后映射成向量地址 根据向量地址我们就可以找到入口地址了 1.中断响应阶段硬件自动完成 中断请求 操作中断源外设/定时器/异常通过物理引脚如INTR或内部逻辑发送请求信号并保持信号直至响应硬件支持中断控制器如APIC管理多源请求的优先级 中断响应 操作CPU在当前指令的最后一个时钟周期扫描中断引脚。若中断使能IF1且请求有效发送应答信号INTA关键限制长指令如X86 REP MOVS需执行完毕才响应 关闭中断 操作硬件自动清除标志寄存器EFLAGS的IF位屏蔽后续可屏蔽中断防止现场保护时被抢占例外不可屏蔽中断NMI仍可触发 保护断点 操作CPU自动将程序计数器PC/EIP 和程序状态字PSW/EFLAGS 压入内核栈意义确保中断返回后能继续执行原指令流。 中断源识别 操作通过中断向量号如0x80为系统调用查询中断描述符表IDT定位中断服务程序入口地址多源处理共享中断如PCI设备需软件二次查询中断控制器状态
   
2. 中断处理阶段操作系统/驱动主导 保护现场 操作中断服务程序ISR开头用PUSH指令保存通用寄存器EAX/EBX等内容到栈中防止主程序状态被破坏编程责任由开发者编写保存代码非硬件自动完成。 执行中断服务程序ISP 上半部Top Half 立即处理关键操作读取外设数据寄存器、清除中断标志特点不可阻塞、不可嵌套关中断状态下执行。 下半部Bottom Half 延迟处理耗时操作网络包处理、磁盘I/O调度实现机制 softirq高优先级多CPU并行执行tasklet单CPU串行执行workqueue可睡眠的线程上下文 恢复现场 操作ISP末尾用POP指令从栈中恢复寄存器原值与保护现场成对出现
   
3. 中断返回阶段 恢复断点 操作执行IRET指令时硬件自动从栈中弹出PC和PSW值装载回寄存器原子性恢复操作不可分割防止状态不一致。 开中断 操作IRET指令隐式恢复标志寄存器含IF位重新允许响应中断 返回原程序 操作CPU从断点地址继续执行原指令流中断处理结束
   
4. 多重中断 中断屏蔽技术 4. 程序中断方式 5. DMA方式 CPU会在每个存取周期总线周期结束后检查是否有DMA请求而不是一条指令执行过程的末尾 只有具有DMA接口的设备才能产生DMA请求。否则即使是当前设备是高速设备或者需要与主机批量交换数据也不能产生DMA请求 程序中断方式每次传输一次数据就得中断一次。 而DMA方式并且没有DMA总线的情况下每传输一次数据只需要占用一下系统总线就是中间空下的那一个存取周期若CPU此时没有访存操作即不需要用到系统总线的操作那么CPU可以执行其他程序如果CPU有访存操作即需要用到系统总线的操作那么会等到DMA控制器用完以后CPU再用那就是中间的那个空下的存取周期 如果是三总线结构即有DMA总线时都不需要占用系统总线只需要考虑和CPU是否会同时读写主存的问题就是后面提到的三种策略 向CPU报告是发出一个中断信号 、 v