目录
I/O大题解题方法
I/O接口
各种I/O方式的特点
I/O端口编址
程序查询方式
中断控制方式
DMA控制方式
程序中断的工作流程
程序中断的工作流程
DMA方式和中断方式的区别
I/O大题解题方法
| CPU |
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| I/O接口的类型 |
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| 设备 |
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| 传输总线 |
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| CPU每次介入的动作 |
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| 数据丢失问题 |
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I/O接口
I/O接口【也叫I/O控制器】
| I/O接口的功能 |
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| I/O接口的基本结构 |
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| I/O接口的类型 |
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常见的I/O接口：打印机适配器、网络控制器、可编程中断控制器
各种I/O方式的特点
| 程序查询 | 完全采用软件的方式实现。 |
| 中断方式 | 通过中断服务程序实现数据传送，但中断处理需要相关硬件的实现。 |
| DMA方式 | 完全采用硬件控制数据交换的过程。 |
| 通道 | 采用软硬件结合的方法，通过执行通道程序(由通道指令组成)控制数据交换的过程。 |
I/O端口编址
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| 统一编址（存储器映射方式） | 独立编址（I/O映射方式） |
| 定义 |
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| 特点 |
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| 优点 |
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| 缺点 |
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程序查询方式
- 程序查询方式
- 每次检查IO接口的数据是否准备完毕
- 一次程序查询的时间开销：需要执行多少指令？需要多少个时钟周期？
- CPU的介入频率
- 取决于查询程序上CPU的时间频率
中断控制方式
- 中断控制方式
- 中断响应（隐指令）
- 时间开销
- 通常以时钟数作为条件
- 中断服务程序
- 时钟数
- 指令总数、结合CPI
- CPU介入的频率
- 取决于IO接口发来中断的频率
- 中断响应（隐指令）
DMA控制方式
- DMA控制方式
- 预处理
- 让DMA接口输入一块数据
- 数据传输前由DMA控制器请求总线的使用权
- 数据传输：
- 由DMA控制器直接控制总线完成
- 后处理
- 一整块数据传输完成后DMA接口给CPU传递中断信号，CPU处理中断
- CPU介入的频率
- 每传一块介入一次
- 预处理
- DMA请求 VS DMA中断：
- 缓冲区充满请求一次
- 一整块传输完中断一次
程序中断的工作流程
程序中断的工作流程
- 中断请求
- 中断响应判优
- ⚠️中断的响应判优是硬件排队器实现的，是固定的
- 中断的处理优先级可以通过中断屏蔽技术动态调整
- CPU响应中断的条件
- 中断响应的过程：
DMA方式和中断方式的区别
| DMA | 中断方式 |
| DMA方式靠硬件传送 | 中断方式靠程序【软件】传送 |
| 请求的是总线的使用权 | 请求的是CPU处理时间 |
| DMA方式除了预处理和后处理，其他时候不占用CPU资源 | 中断方式是程序的切换，需要保护和恢复现场 |
| 对DMA请求的响应可以发生在每个机器周期结束时，在取指周期、间址周期、执行周期后都可以【一个总线事务后】 | 对中断请求的响应只能发生在每条指令执行完毕时 即指令的执行周期后 |
| DMA传送过程不需要CPU的干预，因此数据传输率非常高，适合于高速外设的成组数据传送 | 中断传送过程需要CPU的干预 |
| DMA方式仅局限于传送数据块的I/O操作 | 中断方式具有对异常事件的处理能力 |
