Transcript 输入输出系统

第七章
输入输出系统
1
§7.1
I/O系统概述
一、I/O系统的基本组成
1、I/O系统的硬件
*I/O系统的发展：可扩展性、性能
主存
主
机
CPU
I/O设备
I/O通过CPU
(非标准化方式)
CPU
主存
总线
I/O接口
I/O设备
…
主存
CPU
总线
I/O接口
I/O设备
I/O通过CPU
(标准化方式)
I/O管 I/O接口
理部件
I/O设备
…
I/O接口
I/O设备
I/O可以不通过CPU
(标准化方式)
*I/O硬件的组成：
由I/O设备、I/O接口、I/O管理部件组成
2
2、I/O系统的软件
*I/O软件的任务：①信息的传送(输入及输出)
②主机与I/O系统的传送工作协调
*I/O软件的组成：用指令或程序表示
I/O指令—CPU发出的CPU与I/O设备间传送的机器指令
I/O指令一般格式： 操作码
设备码
操作码—表示输入、输出
设备码—选择I/O设备及操作种类
命令码—对该I/O设备的操作内容
命令码
(操作码形式)
(地址码形式)
(地址码形式)
通道指令—通道发出的主存与I/O设备间传送的专用指令
*I/O系统组成：
由I/O设备、I/O接口、I/O管理部件及I/O指令等组成
3
二、I/O设备与主机的联系
1、I/O设备与主机的连接方式
*连接方式：有辐射方式、总线方式两种，
常采用总线方式(需设置I/O接口[操作标准化])
CPU
主存
总线
I/O接口 1
I/O设备
…
I/O接口 n
I/O设备
*总线方式连接的I/O实现需求：
机器指令—能区分操作的目标设备类型[主存或I/O设备],
能区分操作的目标设备[哪个单元或I/O设备]
I/O设备(接口)—能主动判断自身是否为操作的目标设备
4
2、I/O设备的编址方式
指机器指令如何区分操作的目标设备类型(主存或I/O设备)
(1)统一编址方法
*I/O实现方法：
机器指令—用统一的MEM读、MEM写指令表示
总线信号—用统一的MEMR#、MEMW#信号实现操作控制
X+N-1
… I/O设备
X
X-1
…
MEM
0
MEM读/MEM写指令的地址码范围
地址、数据
MEMR#、MEMW#
CPU
主存
地址、数据
MEMR#、MEMW#
I/O设备
或接口
设备选择—用机器指令中地址码(设备码)选择
*特点：无需增加机器指令、地址码较长，主存不易扩展
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(2)独立编址方法
*I/O实现方法：
机器指令—用单独的输入、输出指令表示
总线信号—用单独的IOR#、IOW#信号实现操作控制
X-1
…
地址、数据
MEM
0
MEM读/MEM写指令
的地址码范围
N-1
… I/O设备
0
输入/输出指令
的地址码范围
MEMR#、MEMW#
主存
CPU
地址、数据
IOR#、IOW#
I/O设备
或接口
设备选择—用机器指令中操作码、地址码(设备码)选择
*特点：需增加2条机器指令、地址码较短，
易单独扩展主存及I/O设备
3
6
3、I/O设备的寻址
指机器指令如何区分操作的目标设备，
I/O设备(接口)如何判断自身是否为操作的目标设备
*I/O设备的编址及实现：
编址—每个I/O设备分配有一个惟一的设备号
实现—电路(固定)、或寄存器(OS分配[机器启动时])
*I/O设备的寻址实现：
内部的设备选择电路监视总线状态，有I/O操作时比较自
身设备号与总线上的地址、判断自身是否为目标设备
IOR#
CPU
IOW#
&
地址锁存器
设备号
寄存器
或电路
MEMR#
＝1
&
命中
比较器
MEMW#
数据缓冲器
主存
设备硬件
7
4、I/O设备与主机的联络方式
指I/O设备与主机(或I/O接口)间的传送定时方式
*异步联络方式：采用异步定时方式，
联络信号可为Strobe、Ack/Ready等
*同步联络方式：采用同步定时方式，联络信号可为CLK
CPU
I/O接口
…
I/O接口
…
I/O接口
…
CLK
Ack
Strobe
I/O设备
主存
总线
I/O设备
I/O设备
*立即响应方式：I/O设备随时响应主机操作，无联络信号
8
三、I/O设备与主机的传送控制方式
指主机对I/O操作的管理方式，又称I/O方式
*I/O操作的特征：I/O设备-主存间的传送
*I/O设备的特征：①传送速度不同
②传送数据量不同(字符/次、块/次)
*I/O方式(操作管理)的目标：
①减少传送所占CPU时间
如I/O设备(接口)─主存直接传送
②提高传送速度
如批量传送(字符/次×次数/批)
CPU
键盘接口
打印机接口
键盘
打印机
主存
…
视频压缩卡
显卡
摄像机
显示器
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*I/O组织方式示例：老师要10个孩子轮流、每人吃4颗糖
类比于总线连接
①先给某孩子一颗糖，看着他，等到他吃完
时给下一颗…；
再给另一孩子…
②先给某孩子一颗糖，改作业，收到他一颗吃完的报告时给下一颗…；
再给另一孩子…
③先告诉某孩子吃糖规则(共4颗糖，自己拿、每次一颗…)，改作业，
收到他全部吃完的报告时，再告诉另一孩子…
④先写好吃糖规则及孩子名单、告诉班长按规则处理，改作业，收到
他管理有困难的报告时处理该问题…；或由班长全权负责
*I/O传送控制方式的种类：
程序查询方式
程序控制方式
程序中断方式
直接存储器访问(DMA)方式
通道及I/O处理机(IOP)方式
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1、程序查询方式
*功能：可实现CPU-I/O设备间的单个数据传送
*传送控制原理：CPU启动I/O操作后、不停地查询I/O设备状
态，在I/O设备准备就绪[或空闲]时，才进行数据传送
CPU
I/O接口
I/O设备
IOW指令 IOR指令 … IOR指令 IOW指令 IOW指令
(命令) (状态=0)
(状态=1) (数据D1) (命令)
接收
转发状 … 转发状
命令
态(=0)
态(=1)
启动
监视就绪
设备
设备启动
接收
接收
操作
命令
转发数据 启动
接收状态 设备
传送实现
时间
*I/O特点：CPU与I/O设备串行工作
*对I/O接口的要求：
需设置暂存及缓冲操作命令、数据、设备状态的电路
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2、程序中断方式
*功能：可实现CPU-I/O设备间的单个数据传送
*传送控制原理：CPU启动I/O操作后、继续执行现行程序，
I/O设备准备就绪后、提出请求，
CPU响应请求、进行数据传送
主程序
主程序
中断程序
IOW指令 IOW指令 …
(D1)
(命令)
CPU
I/O接口
I/O设备
IOW指令
(命令)
收命令
启动
设备
事务B程序
(续)
事务B程序
监视就绪
设备启动
收操作 收命令
转发数据
启动
接收状态
设备
传送实现
监视就绪
设备启动
*I/O特点：CPU与I/O设备可并行工作
*对I/O接口的要求：需增设I/O请求产生及撤消电路
10
t
12
3、直接存储器存取(DMA)方式
*功能：可实现MEM-I/O设备间成组数据传送(功能弱)
*传送控制原理：CPU发出传送需求后、继续执行现行程序，
I/O接口控制MEM-I/O设备间批量传送、结束时提出请求，
CPU响应请求、进行结束处理(如校验、再次启动传送)
CPU
IOW指令串
IOW指令
(传送需求)
(启动设备)
MEM
I/O
接口
外设
事务B程序
D1(输出)
接收传送需求
等待设备就绪 传送控制1
接收D1
接收命令
启动 监视 中转 接收设
设备 就绪 操作 备状态
设备启动
中断
程序
传送实现
D2(输出)
传送控制2
启动
I/O
接收D2
启动 监视 中转 接收设
设备 就绪 操作 备状态
设备启动
传送实现
t
*I/O特点：CPU无需干预传送过程及中转传送数据
10
13
4、通道及I/O处理机(IOP)方式
*功能：可实现MEM-I/O设备间成组数据传送(功能强)
*通道方式原理：CPU编写传送控制程序、发出通知后，继续
执行现行程序，I/O通道管理与控制MEM-设备间数据传送
MEMW指令串 IOW指令
CPU (写通道程序) (启动通道)
MEM 收通道程序
I/O
通道
事务B程序
程序(出)
接收命令
D1(出)
D2(出)
执行通道程序(功能较强)
启动 等待 控制
启动
控制
收OP
收D1
收OP
收D2
启动 监视 中转 接收设
启动 监视 中转 接收设
设备 就绪 操作 备状态
设备 就绪 操作 备状态
外设
*IOP方式原理：CPU发出传送需求(更简单)后，继续执行现行
程序，IOP管理与控制MEM-设备间的数据传送
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14
§7.2
I/O设备
*I/O设备的种类：
①按功能分类—
人-机交互设备、信息存储设备、机-机通信设备
②按I/O方向分类—
输入设备、输出设备、输入输出设备
*I/O设备的基本组成：
I/O接口
CPU
设备控
制器
机、电、光、磁
部件
主存
主机
I/O设备
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一、输入设备
1、键盘
--字符输入设备
按设备控制器功
能实现发方法分
*种类：有非编码键盘、编码键盘两种
*非编码键盘组成原理：
CPU执行键盘扫描程序，软件实现
按键检测及编码转换
输出行线L(L←0000)
输入列线C
Y
C=1111?
N
行号i←0、L←1110
+5V
输出行线L
并
行
接
口
i←i＋1
L←L循环左移1位
N
i＞3?
Y
异常
输入列线C
Y
C=1111?
N
键号k←i*4＋C的编码
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*编码键盘组成原理：
控制电路实现按键检测及编码转换，可送至键盘接口
ROM
4位计数
器CNT
&
时
钟
发
生
器
RD
CS
译码器
4×4
键盘阵列
译
码
器
延
迟
电
路
传
送
电
路
键
盘
接
口
单稳电路
单稳电路输出有效→CNT暂停、ROM读出编码、传送电路接收编码，
延迟电路启动(一定延迟后输出有效)；
延迟电路输出有效→单稳电路输出无效；
单稳电路输出无效→CNT正常输出、延迟电路停止
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2、鼠标
--图形输入设备
*种类：有机械式鼠标、光电式鼠标、触摸式鼠标等
*机械式鼠标组成原理：
滚球滚动→滚轴转动→栅盘转动→计数器变化
按键
检测
电路
传送控制电路
X计数器
LED
带栅孔滚轴
按键
检测
电路
Y计数器
LED
传送控制电路
X计数器
Y计数器
光学引擎
微型摄像头
光电传感器
*光电鼠标组成原理：
第1代— 鼠标移动→反射光强弱变化→计数器变化
第2代— 鼠标移动→图像变化→比较图像→计数器变化
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二、输出设备
1、显示器
--字符及图形输出设备
*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
*技术指标：分辨率、灰度级
*液晶材料特征：透光性、旋光性
双光轴
固态结晶
温度低
单光轴
(亮度逐步变暗)
等方性
液晶态
液态
液
晶
层
亮度控制特性：偏振光易控制
温度高
长分子、受结构影响
偏振光穿过液晶特性：
①光轴与分子长轴平行
②可随分子排列方向而扭曲
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*液晶显示原理：用控制电极的电压值控制灰度
(X方向)上偏振片
玻璃基片
(Y沟槽)公共电极
彩色滤光片
液晶层
(X沟槽)控制电极
玻璃基片
(X方向)下偏振片
框
胶
框
胶
灯管/扩散板
反射板
(a)液晶盒不加电压
(b)液晶盒加电压
*LCD组成原理：①像素点颜色由3个单元格的灰度组成
②行扫描可用同时控制所有源电极实现
…
…
…
单元格
…
LCD像素点矩阵
显
示
适
配
卡
门电极
源电极
液晶盒
VSYNC
显
示
转控
换制
A/D
像素点
HSYNC
R
G
B
像
素
点
矩
阵
存储电容
LCD单元格组成
LCD的基本组成
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2、打印机
--字符及图形输出设备
*种类：击打式(机械式/针式)、非击打式(激光/喷墨)
*激光打印机组成原理：
由激光扫描系统、电子照相系统、打印控制系统组成
缓冲
存储器
打
印
机
接
口
字符
发生器
接口及
控制电路
光调制
驱动器
透镜
扫描电机
多面转镜
充电电晕
清扫刷
聚焦镜
消电电晕
收纸盒
激光器
显影器(含炭粉盒)
感光硒鼓
搓纸辊
定位辊
定影热辊
导纸辊
供纸盒
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三、存储设备
*辅存种类：常有磁表面MEM、光介质MEM
←降低存储成本
*辅存结构：常为盘状、带状
←降低操作成本
磁道
磁道
位信息磁化元
磁盘寻址步骤—寻道、道内定位(等待转动到位)
*辅存性能指标：
存储密度— FD＝道密度×位密度
格式化后：
记录密度＜位密度
存储容量— S＝磁道数×记录密度
寻址时间— T＝平均寻道时间＋平均等待时间
数据传输率— D＝记录密度×磁盘转速
误码率—
22
1、磁盘存储器
*磁盘类型：软/硬、固定/移动磁头、单面/双面等
*信息记录格式：记录单位为数据块，
记录格式有定长格式、变长格式
定长记录格式组织—
容量/磁道＝p个扇区×q个字节/扇区，P及q为常数
容量/磁盘＝n个柱面
＝n个磁道/盘面×m个盘面
＝m×n×p×q
磁盘地址： 台号
扇区记录
格式：
磁道号
盘面号
0道0扇区
0道1扇区
1道2扇区
扇区号
ID域
数据域
头空 同步 地址 扇区
间隙 同步 数据
尾空
CRC
数据 CRC
字符 标志 地址
字符 标志
变长记录格式组织—数据块ID域中含数据长度信息
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*磁盘存储器组成：由盘片、驱动器、控制器组成
盘面地址
读出信息
磁
盘
控
制
器
写入信息
磁道地址
定位状态
读出放大
写入驱动
比较与控制
柱面地址
控制信号
数据(并)
磁
盘
适
配
器
BUSY
DREQ/DACK
盘片
音圈电机
位置检测
传动
皮带
主轴电机
数据缓冲
命令/数据
REQ/ACK
磁头
选择
接口
控制
电路
DMA控制接口
格
式
控
制
串/并转换
并/串转换
数据控制
数据
译码
读时钟
发生器
数据编码器
数据分离
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例—磁盘组有6个双面盘片(最外两侧盘面不使用)，每个盘
面有204个磁道、每个磁道有12个扇区、每个扇区可记录512B数
据，磁盘机转速为7200rpm，平均寻道时间为8ms。
⑴计算磁盘存储空间； ⑵计算磁盘平均寻址时间；
⑶计算磁盘数据传输率；⑷画出磁盘地址格式及参数
解—⑴存储空间＝(6×2-2)×204×12×512B＝12,533,760B
⑵平均等待时间＝ [1/(7200÷60)]×0.5≈4.165ms，
平均寻址时间＝平均寻道时间＋平均等待时间
＝ 8ms＋4.165ms＝12.165ms
⑶数据传输率＝ 12×512B×(7200÷60)＝720KB/s
⑷磁盘地址格式：
23
磁道号
盘面号
扇区号
8位
4位
4位
22
25
2、磁盘阵列RAID(Redundant Array of Inexpensive Disks)
*目标：扩展容量(磁盘组)，提高访问性能、可靠性
*RAID提高性能的方法：使多个磁盘并行工作
逻辑盘
条带0
阵列管理
控制器
条带1
物理盘0
物理盘1
物理盘2
物理盘3
条带0
条带1
条带2
条带3
条带4
条带5
条带6
条带7
条带：可为
数据块、扇
区、字节等
*RAID提高可靠性的方法：有RAID0～RAID6等冗余级别
RAID控制器
RAID控制器
A
B
C
D
A
B
A
B
E
F
G
H
C
D
C
D
RAID0—数据分块盘(无冗余)
RAID1—数据镜像盘
26
RAID控制器
RAID控制器
A0
A1
A2
A3
PA0
PA1
PA2
A0
A1
A2
A3
PA
B0
B1
B2
B3
PB0
PB1
PB2
B0
B1
B2
B3
PB
RAID2—位交叉海明校验盘
RAID3—位交叉奇偶校验盘
RAID控制器
A0
A1
A2
A3
PA
B0
B1
B2
B3
PB
RAID4—块交叉专用奇偶校验盘
RAID控制器
RAID控制器
A0
A1
A2
A3
PA
QA
B0
B1
B2
PB
QB
B3
C0
C1
PC
QC
C2
C3
A0
A1
A2
A3
PA
D0
PD
QD
D1
D2
D2
B0
B1
B2
PB
B3
PE
QE
E1
E2
E3
E4
RAID5—块交叉分布式奇偶校验盘
RAID6—双维奇偶校验盘
27
3、光介质存储器
*光记录原理：以介质某种物态存储信息，
通过“光→电”、“光→物态”转换实现读、写
保护层
反射层
保护层
反射层
盘基
保护层
反射层
盘基
盘基
Iw
强
弱
(a)形变型[有/无凹坑]
强
外加磁场
弱
(b)相变型[晶态/非晶态]
(c)磁光型[磁化方向]
*光盘类型：按读写性质—只读型、写一次型、可重写型
按物理结构—紧致盘(CD)、数字通用盘(DVD)
*信息记录格式：与磁盘的定长记录格式类似，
CAV与CLV工作方式的格式有所不同
*光盘存储器组成：由盘片、驱动器、控制器组成
23
24
28
§7.3
I/O接口
一、I/O接口的功能
*I/O接口的作用：实现对I/O设备的操作标准化
AB
DB
CB
BIU
CPU
主存控制器
I/O接口
…
I/O接口
主存(模块)
I/O设备1
…
I/O设备n
*I/O接口：是主机与I/O设备间的连接电路，
负责“中转”各种操作信息
标准化操作
①设备控制
②数据传送
③状态查询
*I/O接口的连接：一侧连接总线、一侧连接I/O设备
各种操作信息均通过DB中转
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*I/O接口的功能：
设备寻址—监视总线状态，
判断自身是否为目标部件
←与总线地址比较
数据缓冲—用寄存器暂存来自总线及I/O设备的数据
操作中转—用寄存器暂存来自总线的操作命令，
适时转发操作
←根据I/O设备状态
信号转换—实现总线与I/O设备间的信号转换
包括格式、电平、时序等←┘
设备状态监视—监视设备状态，并暂存到寄存器中，
用于被动查询、或向CPU主动报告
*I/O端口：可与数据总线(DB)直接交换信息的寄存器
种类—数据端口、命令端口、状态端口
30
二、I/O接口的组成
1、I/O接口的硬件组成
*硬件组成：核心是内部控制逻辑电路
数据
总线
控制寄存器
数据总线
缓冲
内部控制
逻辑电路
控制
总线
地址
总线
设备选
择电路
地址总线
锁存
数据输出锁存寄存器
数据输入缓冲寄存器
状态寄存器
信
号
转
换
逻
辑
外
设
信
号
端口地址译码器
*工作过程：
缓冲总线操作—按照总线标准，总线-I/O端口间通信
转发总线操作—按照设备协议，I/O端口-设备间通信
29
31
2、I/O接口的软件组成
*软件组成：按照设备操作特性、I/O传送方式需求，对I/O接
口的相应I/O端口进行按序操作的程序
*I/O端口：种类—数据端口、命令端口、状态端口
编址—不同I/O端口有不同的地址
I/O端口地址组成
I/O接口(设备)码 I/O端口序号(内部)
*I/O指令：功能—输入、输出
格式— 操作码 I/O端口地址
CPU中REG地址
例：8086汇编语言的I/O指令格式—
IN AL, DX 及 OUT DX, AL
C语言的I/O函数格式—
BYTE inp(unsigned short usPort);
BYTE outp(unsigned short usPort，BYTE btData);
32
3、I/O接口的分类
*按数据传送方式分类：
并行接口—接口-设备间同时传输n位数据
串行接口—接口-外设间逐位传输n位数据
*按功能选择方式分类：
可 编 程接口—可通过软件选择接口功能及工作方式
不可编程接口—须通过硬连线选择接口功能及工作方式
*按传送控制方式分类：
程序查询方式接口—CPU完成设备状态查询及传送工作
程序中断方式接口—CPU在设备就绪时完成传送工作
DMA方式接口—CPU只完成准备及结束工作
作业一：P293— 2、9、11
33
§7.4
程序查询方式
一、程序查询方式的流程
*传送控制思想：CPU不停地查询外设状态，在外设准备就绪
(或空闲)时，才与外设交换数据
*传送控制流程：
启动外设工作
读取外设状态
测试所读状态
外设就绪?
Y
与外设交换数据
N
字符设备传送流程
11
对
应
的
机
器
指
令
优化
写控制口
启动外设工作
读状态口
读取外设状态
比较
测试所读状态
条件转移
外设就绪?
Y
与外设交换数据
读/写数据口
数据口操作
联动启动外设
N
块设备传送流程
34
*接口编程：程序须满足程序查询方式流程、外设传送控制协
议需求
bit7
BUSY#
bit0
……
PE
例—打印机接口的数据口及状态口地址分
BUSY#＝1—准备好
别为70H和71H，状态口信息格式约定如右图，
＝0—打印机忙
用C语言编写查询方式打印字符串(结束符为“\0”)的程序段
Y
*pCur=0?
N
Stat←(71H端口)
Stat←Stat&0x80
Y
Stat=0?
N
70H端口←*pCur
pCur++，i++
32
BYTE Buff[100], *pCur = &Buff[0], Stat;
int i = 0;
while ( *pCur != 0 && i < 100 )
{
do{ Stat = inp(0x71);
Stat = Stat & 0x80;
} while ( Stat = = 0 );
outp(0x70,*pCur);
pCur++; i++;
//可插入其他功能程序段
}
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二、程序查询方式的接口组织
*接口部件组织：须设置状态口，其中包含就绪/忙位(RD)
*工作过程组织：可响应总线操作，可触发设备操作
启动设备操作时—触发启动设备、准备数据
Q
… S RD R
③
⑶
㈢
①
⑴
㈠
S
控制口
⑶状态 ③命令
㈢数据
设备选择电路
Q
④
②
⑵
㈡
BS
R
数据口
I/O
⑤⑧
⑤启动
状态口
⑦工作结束
⑥输入数据
设
备
端口译码电路
状态查询操作时—不触发设备侧任何动作
程序查询方式
流程优化时
数据传送操作时—可触发启动设备、准备数据
34
36
三、无条件传送方式
*传送控制原理：CPU可随时与外设通信，无需查询其状态
*应用范围：只适用于与简单外设通信，如灯、开关等
*接口部件组织：无需设置状态口
*接口编程：程序随时使用I/O指令与I/O接口通信
例1—设总线宽度为8位，并行接口数据口(设地址为60H)的
各个位与引脚(8根)一一对应，用C语言编写轮流点亮各个信号灯
的程序。
CPU
…
主存
并行接口
+5V
34
while ( !kbhit() )
{ BYTE Lamp[8]={0xFE,0xFD,0xFB,
0xF7,0xEF,…};
for ( int i = 0; i < 8; i++ )
{
outp(0x60, Lamp[i]);
Sleep(1000); //产生延迟
}
}
37
§7.5
程序中断方式
一、中断基本概念
1、中断的概念
*中断：暂停执行当前程序、转去执行其它程序后、继续执行
当前程序的过程
程序A指令0
……
程序A指令i
程序A指令i+1
……
程序A指令m
当前程序
程序B指令0
……
程序B指令n
程序A
程序B
0～i
i+1～m
0～n
时间t
中断服务程序
38
*中断方式传送控制：I/O设备提出请求时，CPU暂停现行程序、
响应请求、处理数据传送后，再返回现行程序
CPU
响
应
当前程序
中断程序
I/O接口(设备)
启
动
指
令
中
断
请
求
返
回
响
应
传
送
指
令
中
断
请
求
返
回
传
送
指
令
t
*中断相关术语：中断请求、中断源、中断服务程序，
中断响应、中断服务、中断返回，中断处理
中断服务程序
当前程序
i
i+1
k
k+n
指令
地址
中断服务程序
当前程序
时间t
i
i+1
k
…
k+n
…
指令a
指令b
…
…
当前
程序
中断服
务程序
主存
39
2、中断分类
(1)按中断请求分类
*按请求的来源分：
外中断—来自CPU外部的中断，称为中断(硬中断)
例：时钟、键盘、磁盘、主存奇偶校验错、电源故障等
内中断—来自CPU内部的中断，称为异常(软中断)
例：BIOS调用，除零错、溢出、单步执行、访存页面失效等
*按请求的处理等级分：
可屏蔽中断—可稍后处理的中断，如数据传送的外中断
不可屏蔽中断—须立即处理的中断，如主存奇校验错、异常
※I/O中断—用于数据传送的外中断(可屏蔽)
40
※应用选择：
处理时机及中断返回点—
分类
举例
优点：便于实现
请求时机 处理时机 中断返回点
可屏蔽
中断
(
(
任何时刻
键盘、鼠标、磁盘等
硬
中外
(与指令
中中
断 断 断 不可屏蔽 主存校验错、电源故
执行
无关)
中断
障等
)
)
软
异内
中中
常断断
故障
)
)
(
(
陷阱
中止
BIOS调用、DOS调用
单步执行，溢出等
页面失效等
指令周期
(由指令
执行
无效系统表格、硬件 引起)
故障等
指令间
下条指令
(n条)
当前指令或
指令间 重启机器
(下条)
下条指令
当前指令
立即
结束程序或
重启机器
可屏蔽实现— ①CPU中设置“中断允许”标志位(IF位)
IF=1(允许请求)，=0(屏蔽请求)
②软件(指令)可修改
41
(2)按中断源识别及中断服务程序入口获得的方法分类
可有n个中断请求/同时
只能处理1个中断请求/次
*向量中断：通过硬件方式获得相关信息的中断
请求检测与选择—各中断源有独立的中断请求线，
硬件选择最紧急的请求
Int0PrgAddr
…
IntiPrgAddr
IVT
……
…
…
判中
优 断 中断源编号
逻请
PC IntPrgAddr
辑求
主存
…
中断请求
检测逻辑
…
I/O接口
I/O接口
CPU
程序入口获得—常用中断向量表(IVT)存放各中断程序入口
硬件查IVT获得所选请求的中断程序入口
42
*非向量中断：通过软件查询方式获得相关信息的中断
请求检测—各中断源共用中断请求线
I/O接口
…
I/O接口
中断请求
检测逻辑
公用中断服务
程序入口地址
PC
CPU
程序入口获得—中断程序查询各请求标志选择最紧急请求
函数调用隐含获得所选中断程序入口
公用中断服务程序
读中断源A状态口
保存软件现场
有请求?
Y
恢复软件现场
A的中断处理程序
读中断源Z状态口
中断源B
N
N
Y
B的
…
N
有请求?
Y
Z的中断处理程序
中断返回
※应用选择：计算机系统—大多选择向量中断方式
多种请求中断源—内部采用非向量中断方式
43
(3)按中断处理过程能否重叠分类
*单重中断：中断处理过程中不再响应新中断请求
请求A
请求B (B比A重要)
中断程序B
中断程序A
t
*多重中断：中断处理过程中可以响应新中断请求
请求A
请求B
中断程序B
中断程序A
中断程序A(续)
t
※应用选择：现代系统—常可选用单重/多重中断方式
中断响应时—均默认采用单重中断方式
当前状态表示：常用IF位表示
状态变换实现：软件修改IF位
实现：中断响应时IF←0
指令系统设有开中断、关中断指令
41
44
二、I/O中断的过程
1、中断响应过程
--仅讨论向量中断
包含识别中断源、保存现场、获得中断服务程序入口、转入
中断服务程序4个步骤
主存
中断程序A
指令m
…
指令m+p
中断程序B
指令k
…
指令k+n
当前程序
指令i
i
i+1
指令i+1
k
…
时间 k+n
…
a
b
…
…
当前
程序
中断
程序B
(1)识别中断源
--又称中断判优(排优)
*任务：⑴选择一个最紧急的中断请求
⑵获得所选中断请求的中断类型号(中断源编号)
＝其在IVT中的行号
*实现方法：稍后讨论
42
45
(2)保存现场
—又称保存断点
*任务：⑴保存硬件现场(又称断点)
⑵关中断(实现系统默认的单重中断方式)
*保存现场的实现：
①采用后援寄存器堆(栈)实现保存
②保存返回点现场 ←可简化中断返回的实现(不用传递类型号)
EPC
取指周期实现
PC
其他REG
状态REG
⑵
中断类型号
当前指令地址
下条指令地址
IF←0
返回点指令地址选择电路
②
保存现场逻辑
①
①
后援寄存器堆(栈)
*单重中断的实现：先保存IF、后IF←0，中断返回时恢复IF
44
41
46
CPU的中断请求检测逻辑— IF位作为检测条件之一
易实现
检测不到(或不响应)新的I/O中断请求
IF＝x
IF←0
中断响应
IF＝0
中断服务
IF←x IF＝x
中断返回
可屏蔽中断请求(如I/O)
不可屏蔽中断请求
标志位IF
信号End
内中断请求
&
+
t
中断请求
检测逻辑 中断请求
中断机构
I/O中断请求的响应条件— (需全部满足)
①I/O中断请求信号有效时
②当前指令结束时
(即指令周期结束End＝1时)
③CPU处于开中断时 (即中断允许位IF＝1时)
④无更高优先级中断请求及DMA请求
44
47
(3)获得中断服务程序入口 --又称获得中断向量
*任务：用中断向量地址(所选请求的表中位置)查IVT，
可获得对应的中断服务程序入口(中断向量)
*实现方法：IVT存放—常放在主存某连续单元中(OS维护)
查IVT—用中断向量地址(源自中断类型号)访问主存
中断请求
检测逻辑
⑵
保存现
场逻辑
…
I/O接口
中断返
回逻辑
中断请求 中断类型号
判优逻辑 ⑴
⑷
程序入口
获得逻辑
中断机构
主存
⑶
IProcAddr IVT
其他
空间
…
…
…
I/O接口
PC
…
其它REG
…
时序系统
(4)转入中断服务程序
*任务：将获得的中断服务程序入口置入PC
48
2、中断处理过程
(1)中断服务过程
*任务：执行中断服务程序，即CPU按(PC)执行程序
*中断服务程序框架：单重中断方式、多重中断方式
中断响 识别中断源；保存断点、关中断；
应周期 获得中断向量；PC←中断向量
识别中断源；保存断点、关中断；
获得中断向量；PC←中断向量
保存软件现场 指令串
设备服务 指令串
不
响
应
某次服务
新
对应程序
I/O
中断服
务程序
保存软件现场 指令串
恢复软件现场 指令串
请
求
中断返回 指令
开中断 指令
设备服务 指令串
可响应
新I/O
请求
关中断 指令
恢复软件现场 指令串
中断返回 指令
44
49
(2)中断返回过程
*任务：⑴恢复硬件现场
←─ 中断响应时所保存的
⑵返回当前程序
←─ 返回点指令地址→PC
*实现方法：
①中断返回时机— 中断服务程序用中断返回指令指明
中断处理＝中断服务＋中断返回
②返回点地址获得— 中断响应时保存返回点地址最理想
*中断返回指令功能：
EPC
中断
类型号
当前指令
PC
其他REG
下条指令
返回点指令地址选择电路
①
状态REG
保存现
场逻辑
①
①
②
IF←0
中断返
回逻辑
后援寄存器堆(栈)
46
48
50
例—某计算机的CPU主频为50MHz，机器指令平均CPI为5，中
断响应需6个主时钟周期，某外设最大数据传输率为20KB/s，该
外设接口中的数据缓冲器为16位，相应的中断服务程序包含10条
机器指令。请回答下列问题：
（1）该外设是否可用中断方式I/O？若能，在该设备持续工作
期间，CPU用于该设备I/O时间占整个CPU时间的百分比为多少？
（2）若该外设最大数据传输率为2MB/s，则是否可用中断方式
进行I/O？
解—⑴中断方式I/O时，中断请求间隔为2B/20KBps=100us，
每次中断时间为(6＋10*5)/(50*106)=1.12us，
∴可采用中断方式I/O；I/O时间百分比为1.12%
⑵速率为2MBps时，中断请求间隔为2B/2MBps=1us，
1.12us＞1us，∴不可采用中断方式I/O
51
三、I/O中断的组织
1、I/O接口的组织
*组成：基于查询接口，增加中断请求产生、中断响应机构
中断 ⑨
请求
⑧
状态REG
Q
R INTR S
⑤
Q
…
S
启动线
Q
RD R
S
BS R
外
⑦
中断向量
地址
中断
响应
DBus
ABus
&
④
Q
R
③
EI S 控制REG
数据缓冲
REG
设
状态线
⑥
数据线
③
①
设备选择电路
②
端口译码电路
I/O接口
*中断请求产生：EI＝1&RD＝1(中断方式且刚就绪)时产生
读/写数据→触发启动设备→RD=(0→1)
*中断响应：送出中断向量地址、撤消中断请求信号
36
48
52
2、识别中断源的组织
*中断请求的基本连接方式：共用请求式、独立请求式
CPU的中断机构
中断源1
*识别中断源：
CPU的中断机构
…
… 中断源n
…
中断源1
… 中断源n
又称 中断判优或中断排优
任务—⑴选择最紧急中断请求，⑵获得其中断类型号
方法--软件查询、串行判优、并行判优
←与连接方式有关
*软件查询方式：
--适用于共用请求式连接(非向量中断)
判优原理—[公用]中断服务程序的查询次序决定了各中断
请求的优先级(静态)
中断类型号获得—无需获得，查询时直接转入相应程序段
45
53
*串行判优方式：
μOP
--适用于共用请求式连接(向量中断)
中断请求INTR
中断机构 中断类型号
之
判优逻辑 中断响应INTA 中断源1
中断源2
…
中断源n
判优原理—轮询，询问次序决定各请求优先级(静态)
中断类型号获得—中断源按预先约定送出(向量地址电路)
*并行判优方式：
中断
类型号 中断机构
之
μOP 判优逻辑
--适用于独立请求式连接(向量中断)
INTR1
INTR2
中断源1
中断源2
…
INTRn
中断源n
判优原理—算法控制，判优算法决定各请求优先级(动态)
中断类型号获得—判优逻辑按连接次序给出(中断源无需电路)
※应用选择：连接—常为共用式(外中断)＋独立式(内中断)
判优—
并行(增设硬件) 并行
54
3、中断控制器的组织
*作用：管理I/O中断请求，角色是“中断源＋判优部件”
*功能与组成：
①自动检测并记录引脚请求、并向CPU提出中断请求
②处理中断响应(提供最紧急请求中断类型号、复位请求)
中断响应INTA 中断类型号
中断请求INTR
中断控制器
IR0
中断请求
REG
…
形成逻辑
排队器
(编码器)
…
…
最高优先级
中断类型号 请求编号
≥1
IR7
I/O接口
I/O接口
复位电路
I/O接口请求的复位—在数据传送时自动实现
③接收并完成CPU的I/O操作(如设置工作方式、修改优先级)
55
4、中断系统的组织示例
*基本组成：CPU的中断机构、OS的中断向量表IVT、I/O接口
的中断请求/响应电路、中断控制器(可选)
时序系统
CU(产生uOP)
中断请求
内中断请求
可屏蔽
请求(1)
信号End
标志位IF
⑴中断响应信号
检
测 判
逻 优 ⑵
& 辑 逻
辑
中断机构
⑵中断类型号
中断返回逻辑
(n)
保存现场逻辑 ⑶
IV获得逻辑
⑸中断向量
⑷
主存
REGs
PC
IVT
⑹
⑷中断向量地址
…
CPU
中断响应⑴～⑹
…
不可屏蔽
请求(1)
中断返
回指令
⑸
⑵
…
中断控制器
中断请求电路
中断响应电路 I/O接口
*工作原理：中断检测在指令周期末；中断响应为⑴～⑹步；
中断返回用指令实现
56
5、多重中断的组织
*多重中断实现思路：常采用“检测到就响应”的方法
程序A
程序A
程序B
程序B 程序C 程序D
*单重中断-多重中断转换的组织：
单重中断—中断响应时默认使用，中断响应时IF←0
检测不到新的I/O中断请求
IF＝x
IF←0
中断响应
IF＝0
中断服务
IF←x IF＝x
中断返回
t
多重中断—用户可采用，中断服务程序中将IF←1
可检测到新的I/O中断请求
IF＝x
IF←0 IF←1
中断响应
47
IF＝1
中断服务
IF←0
49
IF←x IF＝x
中断返回
t
57
*新I/O请求检测的组织：以中断控制器(IC)为例
I/O请求的状态—正在服务(IS)、正在请求(IR)
新请求产生的条件—max(IRi优先级)＞max(ISi优先级)
检测机构组成—分类排队、比较判优，响应时改变状态
中断类型号
中断响应
中断结束指令
中断请求
中断控制器
&
比较器(A＞B)
…
中断
请求
REG
复位
电路
中断类型号形成逻辑
*保存多重现场的组织：CPU内部用寄存器栈代替寄存器堆
53
50
58
IR0
…
…
排队器A
(编码器)
排队器B
(编码器)
≥1
…
…
…
复位
电路
中断
服务
REG
置位
电路
IR7
6、中断屏蔽的组织
*中断屏蔽：使部分I/O请求暂时无效
←可增加应用灵活性
*中断屏蔽的组织：
被屏蔽的I/O请求用屏蔽REG指明、不参与排队
中断类型号
中断结束指令
中断响应
中断请求
I/O指令
中断控制器
&
屏蔽REG
比较器(A＞B)
…
屏蔽REG
…
…
&
中断
请求
REG
复位
某位
中断类型号形成逻辑
*中断屏蔽的应用：[中断]程序可改写屏蔽REG
作业二：P294— 13、16、17
49
59
IR0
…
&
…
排队器A
(编码器)
≥1
…
&
排队器B
(编码器)
…
&
…
复位
某位
中断
服务
REG
置位
某位
IR7
§7.6 DMA方式
*I/O基本特点：主存-外设间传送，批量数据传送
*DMA方式：DMA接口控制的主存-外设间直接数据传送方式
程序控制方式
*传送由CPU控制
*2个指令周期/传送
CPU
②
打印接口
打印机
①
…
主存
DMA方式
视频卡
显卡
*传送不占CPU时间
*1个总线周期/传送
摄像机
显示器
*1批数据/DMA传送
*DMA方式对CPU的要求：
①负责传送准备及结束处理
└→如设置主存首址、传送字数
②DMA传送时放弃总线使用权
(DMA接口为主设备)
*DMA方式的应用：适用于块设备的高速、大批量数据传送
60
一、DMA的传送方式
*DMA传送方式：指DMA接口获得总线使用权的方式
1、暂停CPU访问方式
--又称CPU停止法
DMA接口从传送开始到全部结束期间，均不放弃总线使用权
CPU
DMA接口
工作状态
应答HLDA
访存
不能访存(不使用总线)
访存
请求HRQ
工作状态
总线使用权
传送
CPU
等待外设准备
传送
DMA接口
CPU
*特点：
控制简单、传输效率高，总线利用率低、CPU效率低；
适用于“外设速度≈总线速度”的DMA传送
61
2、周期挪用方式
--又称周期窃取法
DMA接口在外设准备就绪时，请求总线使用权，
在等待外设就绪时，放弃总线使用权
CPU
DMA接口
工作状态
应答HLDA
访存
NO
访存
…
访存
NO
访存
请求HRQ
工作状态
总线使用权
传送
CPU
接口
等待外设准备
CPU
传送
接口
CPU
*DMA请求的优先级：DMA请求的优先级高于CPU请求
防止DMA接口丢失数据[如盘状设备的传送需求]
*特点：
传输效率、总线利用率、CPU效率均高，控制略复杂；
适用于“外设速度＜总线速度”的DMA传送
62
3、与CPU交替访问方式 --又称透明DMA方式
总线控制权轮流分配给CPU及DMA接口
CPU 工作状态
访存
访存
NO
空闲
传送
DMA接口 工作状态
分时控制信号
NO
NO
访存
传送
C1
C2
总线使用权
CPU
接口
CPU
接口
CPU
接口
CPU
*特点：DMA接口无需请求，传输效率低(总线周期“长”)；
适用于“CPU及外设访存频率均较低”的DMA传送
*3种DMA传送方式比较：周期挪用方式性能较好、较实用，
外设速度与其最佳DMA传送方式有关
※应用选择：DMA接口常支持多种传送方式
思考—DMA接口如何知道当前的传送方式？传送前被告知
63
二、DMA接口的基本组成
*DMA接口基本功能：I/O设备接口、DMA传送控制
总线操作控制
批量控制
*DMA接口基本组成：I/O接口、DMA相关逻辑
IOW#
IOR#
MEMW#
MEMR#
CBus逻辑
ABus缓冲器
DBus缓冲器
主
CPU
存
HRQ
HLDA
DMA
控制
逻辑
主存地址计数器
控制REG
传送字数计数器
状态REG
INTR
溢出
DREQ
DMA方式/状态REG
DACK
DMA请求
逻辑
I/O
数据缓冲REG
设
备
中断请
求逻辑
DMA传送控制—MAC及WC，总线控制，DMA请求、DMA控制逻辑
64
三、DMA的数据传送过程
1、DMA预处理(DMA初始化)
CPU通过I/O指令实现通知传送需求、启动I/O设备
*通知传送需求：
←与I/O设备无关
设置主存首址、传送字数、传送方向及传送方式等
*启动I/O设备：设置操作参数和命令
←与I/O设备有关
例：设硬盘适配器中存放磁道及扇区的端口分别为RT、RP
①②③
CPU
DMA逻辑
④⑤⑥
I/O逻辑
磁盘适配器(DMA接口)
①MAC←BAS
②WC←512
③DMA方式REG←MEMW、周期挪用
磁盘
XX磁道
YY扇区
首地址
为BAS
主存
512B大小
④RT←XX
⑤RP←YY
⑥控制REG←DMA方式、读磁盘
65
2、DMA传送
DMA接口使用循环方式实现成组传送，直至传送结束
一个字/次、改变主存地址及字数
*请求总线控制权：与传送方式有关(以周期挪用为例)
⑶HRQ↑
CPU
⑴启动↑
DMA接口
⑷HLDA↑
I/O设备
主存
⑵就绪↑
*数据传送：与传送方向有关(以IO设备→MEM为例)
⑻HRQ↓
HRQ＝1
CPU
⑸MEMW
⑼HLDA↓
HLDA＝1
⑹启动↑
DMA接口
⑺就绪↓
I/O设备
主存
*循环实现：MAC←(MAC)±1、WC←(WC)－1，
若WC≠0，等待外设就绪，然后转入⑵，
若WC＝0，置INTR有效，转入DMA后处理
64
66
3、DMA后处理
CPU响应中断请求，(中断服务程序)完成DMA传送的结束处理
工作(如数据校验、或启动下次DMA传送)
例—某CPU主频＝500MHz、CPI＝5、DBus＝32bit，若外设数
据缓冲器大小为4B，最大数据传输率＝0.5MB/s，中断程序＝18
条指令、中断处理其它开销(响应)相当于2条指令时间。
⑴中断方式下，CPU用于该外设I/O的时间百分比？
⑵若外设数据传输率提高到5MB/s，改用DMA方式，DMA传送
预处理及后处理共需500TC、块大小＝5000B，CPU用于该外设I/O
的时间百分比(假设CPU与DMA接口无冲突使用总线)？
67
解—⑴
外设
CPU
1次I/O
中断响应 执行中断程序 执行其它程序 响应
TINT
t
TI/O
TINT＝(2+18)×5×[1÷(500×106)]＝0.2×10-6s
TI/O＝1÷[(0.5×106×8b)÷(32b)]＝8×10-6s
CPU用于I/O时间%＝(0.2×10-6)/(8×10-6)＝2.5%
解—⑵
DMA接口
CPU
收需求
DMA传送(块数据)
预处理
执行其它程序
TI/O
收需求
后处理
预处理
TDMA
TDMA＝500×[1÷(500×106)]＝1×10-6s
TI/O＝1÷[(5×106B)÷(5000B)]＝1×10-3s
CPU用于I/O时间%＝(1×10-6 )/(1×10-3)=0.1%
68
t
*DMA方式与中断方式的比较：
传送字数
不同点 /CPU干预
中断方式
DMA方式
1个字
多个字
每字传送过程
请求 异常
传送控制 总线周期数 对CPU的影响 优先级 处理
软件(指令)
≥2个
暂停现行程序 DMA＞ 可以
硬件(接口)
1个
暂停使用总线 中断 不行
①对CPU而言，两者均采用请求-响应方式
相同点
②两者均须软件和硬件共同完成
指设备接口的数据缓冲器大小，
通常为总线宽度，或机器字长
69
四、DMA的组织
1、DMA接口的组织
为提高通用性，DMA接口通常仅实现DMA传送控制功能
MEMW#
MEMR#
IOW#
IOR#
CBus逻辑
主
HRQ
HLDA
CPU
存
DMA
控制
逻辑
ABus缓冲器
主存地址计数器
传送字数计数器
INTR
I/O接口
(含DMA请求)
DBus
缓冲器
DMA方式/
状态REG
DREQ
DACK
EOP
I/O
设备
*数据传送过程的变化：
DMA预处理时—CPU分别对DMA接口和I/O接口进行操作
DMA 传 送时—DMA接口同时发出MEM操作、DACK及IO操作，
I/O接口提出中断请求 约定端口、无需地址
64
65
66
70
2、DMA请求判优的组织
解决多个DMA接口与CPU的连接及响应问题
*DMA请求连接方式：共用请求式、独立请求式
CPU
DMA
DMA
响应 接口1
…
DMA
接口n
DMA
接口1
…
DMA请求1
可扩展性较好
CPU
…
…
DMA请求n
DMA响应1
DMA
接口n
DMA响应n
*CPU响应DMA请求的方式：只须给出响应信号
*常见连接方式：
“DMA控制器”管理并中转各DMA接口的请求
功能类似于中断控制器
71
3、增强型DMA接口
为提高性能及节省成本，一个DMA接口常连接多个I/O设备
*选择型DMA接口：增设设备号寄存器
MAC
WC
设备号寄存器
方式/状态REG
设备号
DREQ
DACK
EOP
I/O设备
…
DMA
控制
逻辑
…
CPU
HRQ
HLDA
←独占服务
*多路型DMA接口：增设寄存器组、判优逻辑等
屏蔽/判优/响应逻辑
主存地址
REGs
传送字数
REGs
MAC
WC
方式
/状态
REG
DREQ3
DACK3
EOP
I/O设备0
…
CPU
DMA
控制
逻辑
…
HRQ
HLDA
DREQ0
DACK0
←轮流服务
I/O设备3
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§7.7 通道方式
*通道方式目标：进一步减少CPU的传送控制工作负担
“通道”负责处理
传送准备、结束处理
编制
执行
用通道程序(主存中)表示需求
*通道：具有特殊功能的处理器，执行程序实现I/O传送控制
*通道方式：通道控制的主存-外设间直接数据传送方式
通道0
MEM
总
线
通道i
设备控制器
设备
通道总线(I/O总线)
设备控制器
…
主存
…
CPU
设备
…
设备控制器
设备 … 设备
73
一、通道的基本组成
*通道的功能：
①接收CPU的I/O指令；
←用作I/O接口
②执行通道程序，来控制I/O设备及传送；
③组织与控制I/O传送；
←实现批量传送、总线转换
④根据I/O设备状态形成通道状态；
⑤报告通道及I/O设备的中断请求
*通道的组成：
MEM总线
主存地址计数器
传送字数计数器
方式/状态REG
设备选择
通
道
控
制
逻
辑
数据缓冲
寄存器
装配/拆卸
中
断
逻
辑
I/O总线(或设备控制器)
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二、通道的工作过程
1、传送准备
*用户程序的访管指令，调用I/O管理程序
访管指令格式 操作码 通道号 设备号 操作 交换长度 主存首址
*I/O管理程序实现I/O传送需求表示、启动通道功能
CPU
通道
用户程序(主存中)
…
管理程序(主存中)
编制通道程序的
程序段
置通道地址字
启动通道指令
返回指令
访管指令
通道程序(主存中)
通道指令串
断开通道指令
…
I/O中断请求
登记或例外程序
73
75
2、数据传送
通道执行通道程序，译码后组织并完成指定的I/O操作；
形成通道状态(根据I/O设备状态)、写到主存中；
报告通道及I/O设备的中断请求(如传送结束、异常等)
3、传送结束
CPU响应中断请求，I/O管理程序进行结束登记或异常处理
访管指令
启动通道指令
中断响应
CPU执行用户程序
执行I/O管理程序
编制通道程序
通道执行通道程序
登记或处理
组织并控制I/O传送
中断请求
※通道方式与DMA方式比较：
①通道方式具有更强的I/O处理能力(如故障检测)
②通道承担部分准备与结束工作(DMA方式需CPU完成)
73
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三、通道的种类
*选择通道：串行执行各个通道程序，串行控制多个块设备
I/O(单位为变长数据块[传送需求])，各设备轮流处于工作状态
通道
设备1通道程序 指令1
…
带宽＝max{设备速率}
指令N EndCH
指令1
…
指令M EndCH
1B I/O
…
1B I/O
设备2通道程序
1B I/O
设备1
设备2
…
1B I/O
t
*字节多路通道：交替执行多个通道程序，交叉控制多个字符
设备I/O(单位为字节)，各设备同时处于工作状态
通道
设备1
设备2
指令i+1
设备1通道程序 指令i
指令j+1
指令j
设备2通道程序
1B I/O
带宽＝∑{设备速率}
…
准备数据
1B I/O
准备数据
1B I/O
准备数据
1B I/O
…
t
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*数组多路通道：交替执行多个通道程序，轮流控制多个块设
备I/O(单位为定长数据块)，各设备轮流处于工作状态
带宽＝max{设备速率}
设备1通道程序
通道
指令
1
…
指令
指令
K
K+1
指令
设备2通道程序
设备1
1
1B I/O
设备2
…
…
…
1B I/O
2K
K
1B I/O
…
指令
指令
1B I/O
1B I/O
…
1B I/O
t
※通道的特点及应用：
字节多路通道—适用于中低速(字符)设备
选 择 通 道—适用于速度均匀的高速(块)设备
数组多路通道—适用于速度不均匀的高速(块)设备
作业三：P294— 25
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