输入输出系统(1)

输入系统将外部的信息输入到计算机,计算机处理的结果需要输出到外部。输入输出系统由外部设备、借口部件、总线以及管理软件组成,简称IO系统。

IO系统的基本功能:完成计算机内部二进制信息与外部多种信息形式间的交流。

输入输出系统同CPU交换数据的过程。
输入过程:

  • CPU把地址放到地址总线上,选择一个输入设备。
  • CPU等待输入设备的数据有效
  • CPU从数据总线读入数据,并放在一个相应的寄存器中。

输出过程:

  • CPU把一个地址放在地址总线上,选择输出设备。
  • CPU把数据放在数据总线上。
  • 输出设备认为数据有效,从而把数据取走。

CPU和输入输出设备之间是异步工作的。那么它们用什么方式交互?有下面几种方法。

  1. 无条件IO。在执行IO指令时,CPU默认外部设备是就绪的,外部设备也要处于空闲状态。这种条件是很难达到的。
  2. 程序控制IO。在执行IO指令前,CPU获取外设状态,根据状态决定下一步工作。相当于CPU忙等待。
  3. 中断IO方式。当外设准备好后,主动通知CPU并进行接受或输出数据的方法。CPU接到外设通知后暂停现行工作,转入中断服务程序,和外设交互,等中断程序处理完毕后恢复以前被暂停的工作。
  4. DMA方式。不通过CPU,DMA控制器获得总线,直接内存访问完成大量数据传输。传输完成后在把总线控制权交给CPU。
  5. IO处理机。

中断

中断是指CPU在正常运行过程中,由外部、内部事件引起CPU中断正在运行的程序,而转到为中断事件服务的程序中去,服务完毕,再返回执行程序的这一过程。

中断的作用是实现主机与外设的并行工作。CPU不需要忙等待查询设备状态,当设备就绪后主动通知CPU。

中断的类型可以分为:内部中断和外部中断。
中断系统的基本功能:信号的保持、清除,优先级,中断源识别、中断处理,中断控制。

中断处理:保存断点,执行中断处理、返回断点。

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