第三章 輸入輸出系統(tǒng)

1、第三章第三章 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)第一講第一講 輸入輸出系統(tǒng)簡(jiǎn)單發(fā)展過(guò)程輸入輸出系統(tǒng)簡(jiǎn)單發(fā)展過(guò)程數(shù)據(jù)傳遞方式數(shù)據(jù)傳遞方式特點(diǎn)特點(diǎn)程序直接控程序直接控制選擇制選擇無(wú)條件無(wú)條件接口最簡(jiǎn)單，交換的數(shù)據(jù)不一定可靠接口最簡(jiǎn)單，交換的數(shù)據(jù)不一定可靠條件條件接口較簡(jiǎn)單，交換數(shù)據(jù)可靠，對(duì)接口較簡(jiǎn)單，交換數(shù)據(jù)可靠，對(duì)CPUCPU利利用率太低用率太低中斷方式中斷方式接口復(fù)雜，僅適合中低速外設(shè)接口復(fù)雜，僅適合中低速外設(shè)DMADMA方式方式接口最復(fù)雜，傳送前后需接口最復(fù)雜，傳送前后需CPUCPU兩次干預(yù)兩次干預(yù)且靈活性差且靈活性差全硬件執(zhí)行全硬件執(zhí)行通道方式通道方式比比DMADMA復(fù)雜，靈活性較好，傳送前后復(fù)雜，

2、靈活性較好，傳送前后也需也需CPUCPU兩次干預(yù)兩次干預(yù)用程序?qū)崿F(xiàn)用程序?qū)崿F(xiàn)外圍處理機(jī)外圍處理機(jī)徹底解放徹底解放CPUCPU，用于高速、巨、大型機(jī)，用于高速、巨、大型機(jī)中中I/O裝置I/O系統(tǒng)可稱為可稱為I/OI/O系統(tǒng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 1 1）要有）要有硬件裝置硬件裝置與與軟件程序軟件程序 2 2）軟件程序必須要由硬件裝置本身來(lái)執(zhí)行，而不是）軟件程序必須要由硬件裝置本身來(lái)執(zhí)行，而不是由由CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行第二講第二講 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)一、總線的主要類型一、總線的主要類型 1、從是否專用來(lái)分、從是否專用來(lái)分 1）專用總線）專用總線 信息專用信息專用每條信號(hào)線僅用來(lái)傳遞某種信息每條信號(hào)

3、線僅用來(lái)傳遞某種信息（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線） 單總線單總線CPUMEM高速I/O中低速I/O 雙總線：要求存儲(chǔ)器為多體結(jié)構(gòu)雙總線：要求存儲(chǔ)器為多體結(jié)構(gòu) 多總線：要求存儲(chǔ)器更為多體結(jié)構(gòu)，以存儲(chǔ)器為中多總線：要求存儲(chǔ)器更為多體結(jié)構(gòu)，以存儲(chǔ)器為中心組織部件心組織部件2) 非專用總線非專用總線公共總線公共總線 部件專用部件專用隨部件數(shù)隨部件數(shù)(P)增加增加,專用總線數(shù)專用總線數(shù)(N)也也急劇增加。急劇增加。 N=CP2=P*(P-1)/2二、總線控制方式二、總線控制方式 目的：采用何種辦法來(lái)獲取對(duì)總線的使用權(quán)目的：采用何種辦法來(lái)獲取對(duì)總線的使用權(quán)2、從規(guī)模劃分、

4、從規(guī)模劃分 1）芯片級(jí)總線（僅在芯片之間連接）芯片級(jí)總線（僅在芯片之間連接） 2）局部總線（僅在某兩個(gè)部件之間交換信息）局部總線（僅在某兩個(gè)部件之間交換信息） 3）系統(tǒng)總線（可在多個(gè)部件之間交換信息）系統(tǒng)總線（可在多個(gè)部件之間交換信息）8086/8088的總線：非信息專用的單總線結(jié)構(gòu)的總線：非信息專用的單總線結(jié)構(gòu)兩大類兩大類集中式集中式分布式分布式串行鏈接串行鏈接定時(shí)查詢定時(shí)查詢獨(dú)立請(qǐng)求獨(dú)立請(qǐng)求1、集中串行鏈接控制方式、集中串行鏈接控制方式 1）結(jié)構(gòu)圖（設(shè)有）結(jié)構(gòu)圖（設(shè)有n個(gè)部件）個(gè)部件）集中控制器V0V1Vn-1請(qǐng)求響應(yīng)忙2）獲取總線過(guò)程）獲取總線過(guò)程當(dāng)有部件提出當(dāng)有部件提出請(qǐng)求請(qǐng)求時(shí)，其請(qǐng)

5、求信號(hào)送集中控制器時(shí)，其請(qǐng)求信號(hào)送集中控制器集中控制器便發(fā)出集中控制器便發(fā)出響應(yīng)響應(yīng)信號(hào)信號(hào)一條獨(dú)立請(qǐng)求線一條獨(dú)立響應(yīng)線一條獨(dú)立忙線 若若V0已提出請(qǐng)求已提出請(qǐng)求 ）由）由V0建立忙電平建立忙電平 ）響應(yīng)信號(hào)停止前進(jìn)）響應(yīng)信號(hào)停止前進(jìn)若若V0未提出請(qǐng)求，響應(yīng)信號(hào)穿過(guò)未提出請(qǐng)求，響應(yīng)信號(hào)穿過(guò)V0，繼續(xù)查詢繼續(xù)查詢V12、利用統(tǒng)一計(jì)數(shù)器的定時(shí)查詢、利用統(tǒng)一計(jì)數(shù)器的定時(shí)查詢 1）結(jié)構(gòu)圖）結(jié)構(gòu)圖V0V1Vn-1請(qǐng)求請(qǐng)求忙忙L條定時(shí)查詢代碼線條定時(shí)查詢代碼線集中控制器集中控制器一條獨(dú)立請(qǐng)求線一條獨(dú)立請(qǐng)求線一條獨(dú)立忙線一條獨(dú)立忙線L條定時(shí)查詢代碼線條定時(shí)查詢代碼線 L=log2nL位的計(jì)數(shù)器位的計(jì)數(shù)器2）

6、獲取總線過(guò)程）獲取總線過(guò)程 當(dāng)有部件提出當(dāng)有部件提出請(qǐng)求請(qǐng)求時(shí)，其請(qǐng)求信號(hào)送集中控制器時(shí)，其請(qǐng)求信號(hào)送集中控制器 集中控制器將當(dāng)前的計(jì)數(shù)值送各部件集中控制器將當(dāng)前的計(jì)數(shù)值送各部件 當(dāng)與該計(jì)數(shù)值相同編號(hào)的部件當(dāng)與該計(jì)數(shù)值相同編號(hào)的部件提出請(qǐng)求，由該部提出請(qǐng)求，由該部件建立忙電平，計(jì)數(shù)器也停止計(jì)數(shù)件建立忙電平，計(jì)數(shù)器也停止計(jì)數(shù)當(dāng)與該計(jì)數(shù)值相同編號(hào)的部件當(dāng)與該計(jì)數(shù)值相同編號(hào)的部件未未提出請(qǐng)求，某一個(gè)定提出請(qǐng)求，某一個(gè)定詩(shī)周期計(jì)數(shù)器將加詩(shī)周期計(jì)數(shù)器將加1 1計(jì)數(shù)，新計(jì)數(shù)值又同時(shí)送各部件。計(jì)數(shù)，新計(jì)數(shù)值又同時(shí)送各部件。3）特點(diǎn)：）特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜結(jié)構(gòu)較復(fù)雜 各部件使用總線的優(yōu)先權(quán)隨計(jì)數(shù)器的工作方式的改

7、各部件使用總線的優(yōu)先權(quán)隨計(jì)數(shù)器的工作方式的改變而改變變而改變）若兩次均以）若兩次均以0開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)，低編號(hào)部件優(yōu)先開(kāi)始計(jì)數(shù)時(shí)，低編號(hào)部件優(yōu)先）若采用循環(huán)計(jì)數(shù)時(shí)，各部件機(jī)會(huì)均等）若采用循環(huán)計(jì)數(shù)時(shí)，各部件機(jī)會(huì)均等。3、集中式獨(dú)立請(qǐng)求、集中式獨(dú)立請(qǐng)求 1）結(jié)構(gòu)圖）結(jié)構(gòu)圖集中控制器集中控制器V0V1Vn-1請(qǐng)求0響應(yīng)0請(qǐng)求1響應(yīng)1響應(yīng)n-1請(qǐng)求n-1忙2）獲取總線過(guò)程）獲取總線過(guò)程 當(dāng)有部件提出當(dāng)有部件提出請(qǐng)求請(qǐng)求時(shí)，其請(qǐng)求信號(hào)送集中控制器時(shí)，其請(qǐng)求信號(hào)送集中控制器（多條請(qǐng)求線）（多條請(qǐng)求線）集中控制器從多個(gè)請(qǐng)求中，按事先安排的順序，集中控制器從多個(gè)請(qǐng)求中，按事先安排的順序，從某條級(jí)別優(yōu)先的響應(yīng)線上發(fā)出

8、響應(yīng)信號(hào)從某條級(jí)別優(yōu)先的響應(yīng)線上發(fā)出響應(yīng)信號(hào)收到響應(yīng)信號(hào)的部件建立忙電平收到響應(yīng)信號(hào)的部件建立忙電平3）特點(diǎn)）特點(diǎn) 響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快 結(jié)構(gòu)最復(fù)雜結(jié)構(gòu)最復(fù)雜 靈活性也不太方便靈活性也不太方便4、集中式串行鏈接與獨(dú)立請(qǐng)求相結(jié)合的方式、集中式串行鏈接與獨(dú)立請(qǐng)求相結(jié)合的方式1）基本思想）基本思想 將將n個(gè)部件分為若干組個(gè)部件分為若干組 組內(nèi)采用串行鏈接組內(nèi)采用串行鏈接 組間采用獨(dú)立請(qǐng)求組間采用獨(dú)立請(qǐng)求2）結(jié)構(gòu)圖（設(shè)）結(jié)構(gòu)圖（設(shè)n=36,分為分為6組，每組組，每組6個(gè)部件個(gè)部件)V0V1V5請(qǐng)求1響應(yīng)1忙集中控制器集中控制器V0V1V5請(qǐng)求2響應(yīng)2 每組采用一條獨(dú)立每組采用一條獨(dú)立請(qǐng)求請(qǐng)求線線 每組

9、采用一條獨(dú)立每組采用一條獨(dú)立響應(yīng)響應(yīng)線線 公用一條公用一條忙忙線線3）特點(diǎn)：是對(duì)串行鏈接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，獨(dú)立請(qǐng)求響應(yīng)速度）特點(diǎn)：是對(duì)串行鏈接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，獨(dú)立請(qǐng)求響應(yīng)速度快的組合控制方式，因而吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，特別是用快的組合控制方式，因而吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，特別是用于部件數(shù)多的情況于部件數(shù)多的情況幾種控制方式比較幾種控制方式比較條件：部件提出請(qǐng)求到集中控制器發(fā)生響應(yīng)的延時(shí)為條件：部件提出請(qǐng)求到集中控制器發(fā)生響應(yīng)的延時(shí)為t 響應(yīng)信號(hào)發(fā)出后，查詢一個(gè)部件響應(yīng)信號(hào)發(fā)出后，查詢一個(gè)部件 若部件若部件已已提出請(qǐng)求而建立忙電平的延時(shí)也為提出請(qǐng)求而建立忙電平的延時(shí)也為t 若部件若部件未未提出請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)穿過(guò)本部件的延

10、時(shí)也是提出請(qǐng)求響應(yīng)信號(hào)穿過(guò)本部件的延時(shí)也是t設(shè)有設(shè)有36個(gè)部件且分為個(gè)部件且分為6組組控制方式控制方式獨(dú)立線數(shù)獨(dú)立線數(shù) 最長(zhǎng)響應(yīng)延時(shí)最長(zhǎng)響應(yīng)延時(shí)串行鏈接串行鏈接3t+36t=37 t獨(dú)立請(qǐng)求獨(dú)立請(qǐng)求36*2+1=73t +t =2t串行鏈接與獨(dú)串行鏈接與獨(dú)立請(qǐng)求相結(jié)合立請(qǐng)求相結(jié)合6*2+1=13t+6t =7t三、總線通信技術(shù)三、總線通信技術(shù)同步通信同步通信異步通信異步通信單向單向雙向雙向源控式源控式目控式目控式非互鎖非互鎖互鎖互鎖1 1、同步通信方式、同步通信方式 在同步通信方式里，通信傳輸周期是固定的。在同步通信方式里，通信傳輸周期是固定的。有精確的系統(tǒng)有精確的系統(tǒng) 時(shí)鐘作為傳輸周期的標(biāo)尺

11、，通信雙方時(shí)鐘作為傳輸周期的標(biāo)尺，通信雙方按標(biāo)尺進(jìn)行相應(yīng)的操作按標(biāo)尺進(jìn)行相應(yīng)的操作2 2、異步通信方式、異步通信方式 為了主、從模塊之間不同速度的配合，增設(shè)了為了主、從模塊之間不同速度的配合，增設(shè)了兩條應(yīng)答信號(hào)線，又成為我手交互信號(hào)線兩條應(yīng)答信號(hào)線，又成為我手交互信號(hào)線3 3、半同步通信方式、半同步通信方式 半同步通信方式是在同步通信方式里增加一條半同步通信方式是在同步通信方式里增加一條控制信號(hào)線?？刂菩盘?hào)線。但半同步方式的頻率不能太高，否則系統(tǒng)會(huì)不穩(wěn)定。但半同步方式的頻率不能太高，否則系統(tǒng)會(huì)不穩(wěn)定。4 4、分離式通信方式、分離式通信方式 同步通信方式和異步通信方式都存在一個(gè)問(wèn)題，同步通信方式

12、和異步通信方式都存在一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)主模塊送出地址等信息后，就處于等待狀態(tài)，而當(dāng)主模塊送出地址等信息后，就處于等待狀態(tài)，而從尋址到送數(shù)據(jù)時(shí)間又由從模塊決定。從尋址到送數(shù)據(jù)時(shí)間又由從模塊決定。分離式通信的想法是：分離式通信的想法是： 當(dāng)主模塊把要尋址的從模塊地址信息送給總線當(dāng)主模塊把要尋址的從模塊地址信息送給總線后，主模塊就把總線使用權(quán)交還給總線仲裁器。后，主模塊就把總線使用權(quán)交還給總線仲裁器。 當(dāng)從模塊在被啟動(dòng)后，就進(jìn)行自己的內(nèi)部操作。當(dāng)從模塊在被啟動(dòng)后，就進(jìn)行自己的內(nèi)部操作。這樣，系統(tǒng)的總線可以讓出來(lái)給其他模塊使用這樣，系統(tǒng)的總線可以讓出來(lái)給其他模塊使用 分離式通信節(jié)約了時(shí)間，但結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜分離式

13、通信節(jié)約了時(shí)間，但結(jié)構(gòu)卻復(fù)雜1、單向源控式單向源控式異步通信異步通信 1)含義：以源發(fā)部件為主的一種通信方式含義：以源發(fā)部件為主的一種通信方式 2) 通信示意圖通信示意圖 源發(fā)數(shù)據(jù)源發(fā)數(shù)據(jù)(n條條) 源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(1條條) （也叫選通信號(hào)）（也叫選通信號(hào)） 目接收數(shù)據(jù)目接收數(shù)據(jù)3)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便(n+1條條) 源不知目此時(shí)是否需要數(shù)據(jù)（發(fā)傳單）源不知目此時(shí)是否需要數(shù)據(jù)（發(fā)傳單） 源更不知目是否可靠接收數(shù)據(jù)源更不知目是否可靠接收數(shù)據(jù)t1t22、單向目控式單向目控式異步通信異步通信1）含義：以接收數(shù)據(jù)的目的部件為主進(jìn)行通信）含義：以接收數(shù)據(jù)的目的部件

14、為主進(jìn)行通信2) 通信示意圖通信示意圖 目發(fā)數(shù)據(jù)請(qǐng)求（目發(fā)數(shù)據(jù)請(qǐng)求（1條）條） 源發(fā)數(shù)據(jù)源發(fā)數(shù)據(jù)(n條條) 源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(1條條) 目接收數(shù)據(jù)目接收數(shù)據(jù)3)特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜（結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜（n+2） 解決了目此時(shí)需要數(shù)據(jù)解決了目此時(shí)需要數(shù)據(jù) 仍然存在不知目是否可靠接收數(shù)據(jù)仍然存在不知目是否可靠接收數(shù)據(jù)t2t3t13、雙向非互鎖異步通信、雙向非互鎖異步通信 1) 通信示意圖通信示意圖 源發(fā)數(shù)據(jù)源發(fā)數(shù)據(jù)(n條條) 源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(1條條) 目接收數(shù)據(jù)目接收數(shù)據(jù)(n條條)2）特點(diǎn)）特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 源已知目開(kāi)始接收數(shù)據(jù)源已知目開(kāi)始接收數(shù)據(jù) 在正常情況下，目可以可靠接收，但

15、因受在正常情況下，目可以可靠接收，但因受干擾，使目接收數(shù)據(jù)有較長(zhǎng)延時(shí)，目可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，使目接收數(shù)據(jù)有較長(zhǎng)延時(shí)，目可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)迭出。迭出。t1t2通知源結(jié)通知源結(jié)束數(shù)據(jù)傳束數(shù)據(jù)傳送送4 4、雙向互鎖異步通信、雙向互鎖異步通信1 1）示意圖示意圖 源發(fā)數(shù)據(jù)源發(fā)數(shù)據(jù)(n條條) 源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備源發(fā)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備(1條條) 目接收數(shù)據(jù)目接收數(shù)據(jù)(n條條)2）特點(diǎn)）特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但控制復(fù)雜 解決了數(shù)據(jù)傳送的可靠性問(wèn)題解決了數(shù)據(jù)傳送的可靠性問(wèn)題t1t2t3通知源目結(jié)束接收的時(shí)刻四、總線線數(shù)與總線數(shù)據(jù)寬度四、總線線數(shù)與總線數(shù)據(jù)寬度1、線數(shù)、線數(shù) 主要有主要有 1）1條線（用于遠(yuǎn)距離的串行通

16、信）條線（用于遠(yuǎn)距離的串行通信） 2）字節(jié)線（）字節(jié)線（8條）條） 3）半字線（）半字線（16條）條） 4）單字線（）單字線（32條）條）2、數(shù)據(jù)寬度、數(shù)據(jù)寬度 1）含義：利用一次總線交換的數(shù)據(jù)量（或字節(jié)數(shù)）含義：利用一次總線交換的數(shù)據(jù)量（或字節(jié)數(shù)）用于近距離的并行通信用于近距離的并行通信2 2）主要類型）主要類型 字節(jié)（中斷方式與外設(shè)交換）字節(jié)（中斷方式與外設(shè)交換） 數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊固定長(zhǎng)（規(guī)整）固定長(zhǎng)（規(guī)整）可變長(zhǎng)（靈活）可變長(zhǎng)（靈活）第三講第三講 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 一、概述一、概述 1、中斷處理的兩種方式、中斷處理的兩種方式 1）簡(jiǎn)單中斷）簡(jiǎn)單中斷 CPU被中斷后，不用執(zhí)行程序，不用被中斷后

17、，不用執(zhí)行程序，不用保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，主要用于對(duì)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，主要用于對(duì)DMA的數(shù)據(jù)傳送期，讓高速外的數(shù)據(jù)傳送期，讓高速外設(shè)與存儲(chǔ)器交換一個(gè)字節(jié)設(shè)與存儲(chǔ)器交換一個(gè)字節(jié) 。 2）程序中斷）程序中斷 CPU被中斷后，要執(zhí)行一段中斷處理程被中斷后，要執(zhí)行一段中斷處理程序，需要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，它可對(duì)復(fù)雜的異常時(shí)間進(jìn)行處理。序，需要保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，它可對(duì)復(fù)雜的異常時(shí)間進(jìn)行處理。 2、完成一次中斷先后涉及事件、完成一次中斷先后涉及事件 1）中斷源）中斷源 2）中斷請(qǐng)求）中斷請(qǐng)求 3）優(yōu)先級(jí)判斷）優(yōu)先級(jí)判斷 4）中斷響應(yīng)）中斷響應(yīng) 5）中斷處理）中斷處理 6）中斷返回）中斷返回二、中斷源的分類和分級(jí)二、中斷源的分類和分級(jí) 1、分類

18、、分類 按中斷源的性質(zhì)按中斷源的性質(zhì) 1）故障中斷（線路或部件故障）故障中斷（線路或部件故障） 2）訪管中斷（在目標(biāo)程序中執(zhí)行了一條訪管指令）訪管中斷（在目標(biāo)程序中執(zhí)行了一條訪管指令） 3）程序中斷（在程序中出現(xiàn)了某種非法事件，如再）程序中斷（在程序中出現(xiàn)了某種非法事件，如再多用戶中，某用戶地址越界）多用戶中，某用戶地址越界） 4）I/O中斷（外設(shè)引起）中斷（外設(shè)引起） 5）外中斷（來(lái)自本計(jì)算機(jī)之外，如其它計(jì)算機(jī)）外中斷（來(lái)自本計(jì)算機(jī)之外，如其它計(jì)算機(jī)）2、分級(jí)、分級(jí) 按中斷源的優(yōu)先級(jí)別按中斷源的優(yōu)先級(jí)別 1）在具有五級(jí)中斷的計(jì)算機(jī)中，可將上述中斷源按如）在具有五級(jí)中斷的計(jì)算機(jī)中，可將上述中斷

19、源按如下順序排列下順序排列 第一級(jí)：故障中斷（優(yōu)先級(jí)最高）第一級(jí)：故障中斷（優(yōu)先級(jí)最高） 第二級(jí)：程序性中斷（優(yōu)先級(jí)較高）第二級(jí)：程序性中斷（優(yōu)先級(jí)較高） 第三級(jí)：訪管中斷（優(yōu)先級(jí)一般）第三級(jí)：訪管中斷（優(yōu)先級(jí)一般） 第四級(jí)：外中斷（優(yōu)先級(jí)較低）第四級(jí)：外中斷（優(yōu)先級(jí)較低） 第五級(jí)：第五級(jí)：I/O中斷（優(yōu)先級(jí)最低中斷（優(yōu)先級(jí)最低） 2）在具有四級(jí)中斷時(shí)，可將程序性中斷與訪管中斷）在具有四級(jí)中斷時(shí)，可將程序性中斷與訪管中斷合并為第二級(jí)。合并為第二級(jí)。三、中斷響應(yīng)三、中斷響應(yīng) 1、任務(wù)、任務(wù) 1）關(guān)中斷（使在中斷響應(yīng)過(guò)程中，不再響應(yīng)可屏蔽）關(guān)中斷（使在中斷響應(yīng)過(guò)程中，不再響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求）中斷請(qǐng)

20、求） 2）保護(hù)返回地址在堆棧中（以使在中斷結(jié)束時(shí)，能）保護(hù)返回地址在堆棧中（以使在中斷結(jié)束時(shí)，能回到源斷點(diǎn)處）回到源斷點(diǎn)處） 3）針對(duì)中斷源，引向中斷程序入口處（為執(zhí)行中斷）針對(duì)中斷源，引向中斷程序入口處（為執(zhí)行中斷處理過(guò)程作最后準(zhǔn)備）處理過(guò)程作最后準(zhǔn)備） 2、基本要求與執(zhí)行方式和中斷隱指令、基本要求與執(zhí)行方式和中斷隱指令 1）要求：響應(yīng)速度快）要求：響應(yīng)速度快 2）執(zhí)行方式：采用全硬件方式）執(zhí)行方式：采用全硬件方式 3）中斷隱指令：因中斷響應(yīng)的三個(gè)任務(wù)全由硬件完）中斷隱指令：因中斷響應(yīng)的三個(gè)任務(wù)全由硬件完成，可視為由隱含在硬件中的一條指令完成一樣。成，可視為由隱含在硬件中的一條指令完成一樣。

21、3、入口地址設(shè)置辦法、入口地址設(shè)置辦法 1）固定入口地址法（）固定入口地址法（Z80的模式的模式1） 2）矢量法（存放向量處理程序入口地址）矢量法（存放向量處理程序入口地址/入口地址參入口地址參數(shù)的量）數(shù)的量） 在接口中由硬件提供矢量（在接口中由硬件提供矢量（Z80的模式的模式0） 由用戶自己在接口電路中設(shè)矢量（由用戶自己在接口電路中設(shè)矢量（Z80的模式的模式2） 有類型導(dǎo)引矢量法（有類型導(dǎo)引矢量法（8086/8088）四、中斷處理和返回四、中斷處理和返回 1、中斷處理的任務(wù)、中斷處理的任務(wù) 1）可能保護(hù)在中斷響應(yīng)時(shí)未能保護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)（如通用）可能保護(hù)在中斷響應(yīng)時(shí)未能保護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)（如通用寄存器、標(biāo)志

22、寄存器等）寄存器、標(biāo)志寄存器等） 2）執(zhí)行與中斷源有關(guān)的處理程序）執(zhí)行與中斷源有關(guān)的處理程序 3）可能恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)）可能恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 2、中斷處理的基本要求和執(zhí)行方式、中斷處理的基本要求和執(zhí)行方式 1）基本要求：靈活性。能針對(duì)不同中斷源進(jìn)行不同）基本要求：靈活性。能針對(duì)不同中斷源進(jìn)行不同處理處理 2）執(zhí)行方式：采用全軟件執(zhí)行方式）執(zhí)行方式：采用全軟件執(zhí)行方式 3、適當(dāng)改變中斷處理順序、適當(dāng)改變中斷處理順序 1）關(guān)于級(jí)屏蔽位）關(guān)于級(jí)屏蔽位 級(jí)屏蔽位的含義級(jí)屏蔽位的含義 ）級(jí)屏蔽位）級(jí)屏蔽位=0時(shí)，為屏蔽時(shí)，為屏蔽 ）級(jí)屏蔽位）級(jí)屏蔽位=1時(shí)，開(kāi)放（未屏蔽）時(shí)，開(kāi)放（未屏蔽） 如何設(shè)置級(jí)屏蔽位如何設(shè)置級(jí)屏

23、蔽位 ）對(duì)同級(jí)中斷源要屏蔽（誰(shuí)先來(lái)，響應(yīng)誰(shuí)）對(duì)同級(jí)中斷源要屏蔽（誰(shuí)先來(lái)，響應(yīng)誰(shuí)） ）對(duì)低級(jí)中斷源也要屏蔽）對(duì)低級(jí)中斷源也要屏蔽 ）對(duì)高級(jí)中斷源要開(kāi)放）對(duì)高級(jí)中斷源要開(kāi)放 級(jí)屏蔽位設(shè)置事例級(jí)屏蔽位設(shè)置事例 某中斷源，具有某中斷源，具有4級(jí)中斷，有硬件安排響應(yīng)順序?yàn)榧?jí)中斷，有硬件安排響應(yīng)順序?yàn)?2 3 4，而中斷響應(yīng)順序也為，而中斷響應(yīng)順序也為1 2 3 4，填寫，填寫級(jí)屏蔽位表級(jí)屏蔽位表中斷處理程序級(jí)別 級(jí)屏蔽位1234一0000二1000三1100四11102)中斷響應(yīng)處理時(shí)空?qǐng)D的繪制中斷響應(yīng)處理時(shí)空?qǐng)D的繪制 條件：在某時(shí)刻，同時(shí)有條件：在某時(shí)刻，同時(shí)有1，2，3，4級(jí)中斷請(qǐng)求，級(jí)中斷請(qǐng)求，在

24、處理三級(jí)中又有在處理三級(jí)中又有1，2級(jí)中斷請(qǐng)求，設(shè)對(duì)每級(jí)的響應(yīng)和級(jí)中斷請(qǐng)求，設(shè)對(duì)每級(jí)的響應(yīng)和處理用時(shí)處理用時(shí)3t 按上述處理順序，畫出中斷響應(yīng)處理時(shí)空?qǐng)D按上述處理順序，畫出中斷響應(yīng)處理時(shí)空?qǐng)D 用戶程序用戶程序 中中 斷斷 處處 理理 程程 序序（主程序）（主程序） 一一 二二 三三 四四 某時(shí)響響響嵌套1嵌套2響3t3t3t3t3t3t3）若將中斷處理順序改為）若將中斷處理順序改為1 4 2 3時(shí)時(shí) 先填級(jí)屏蔽位安排表先填級(jí)屏蔽位安排表中斷處理程序級(jí)別 級(jí)屏蔽位1234一0000二1001三1101四1000中斷源的申請(qǐng)序列如上例，畫出相應(yīng)處理時(shí)空?qǐng)D中斷源的申請(qǐng)序列如上例，畫出相應(yīng)處理時(shí)空?qǐng)D

25、（圖略）（圖略）第四講第四講 通道（通道（CHCH）一、概述一、概述1 1、含義：、含義：CHCH是是I/OI/O處理系統(tǒng)，它不僅為外設(shè)處理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它不僅為外設(shè)處理數(shù)據(jù)提供一個(gè)數(shù)據(jù)通路，更主要的是在提供一個(gè)數(shù)據(jù)通路，更主要的是在執(zhí)行執(zhí)行CHCH程序中完成程序中完成與外設(shè)的數(shù)據(jù)交換與外設(shè)的數(shù)據(jù)交換。2 2、CHCH執(zhí)行過(guò)程示意圖執(zhí)行過(guò)程示意圖 1 1）在目態(tài)下，執(zhí)行了一條帶某種參數(shù)的訪管指令而）在目態(tài)下，執(zhí)行了一條帶某種參數(shù)的訪管指令而進(jìn)入管理程序（參數(shù)包括設(shè)備地址，存儲(chǔ)器首地址，交進(jìn)入管理程序（參數(shù)包括設(shè)備地址，存儲(chǔ)器首地址，交換字節(jié)數(shù)，傳送方向等）換字節(jié)數(shù)，傳送方向等） 2 2）CPU

26、CPU在執(zhí)行管理程序中，根據(jù)所帶參數(shù)組織在執(zhí)行管理程序中，根據(jù)所帶參數(shù)組織CHCH程序程序并啟動(dòng)并啟動(dòng)CHCH后返回目態(tài)后返回目態(tài)3）CPU繼續(xù)原來(lái)的目標(biāo)程序執(zhí)行，繼續(xù)原來(lái)的目標(biāo)程序執(zhí)行，CH執(zhí)行執(zhí)行CH程序，程序，此時(shí)，此時(shí)，CPU與與CH并行執(zhí)行。并行執(zhí)行。4）當(dāng)）當(dāng)CH執(zhí)行完執(zhí)行完CH程序后，在由程序后，在由CPU做結(jié)束處理。做結(jié)束處理。(目態(tài)) CPU (管態(tài)) 用戶程序（目態(tài)程序）管理程序訪管指令進(jìn)入1）2)啟動(dòng)CH3）CH執(zhí)行CH管理程序，完成與外設(shè)交換數(shù)據(jù)CPU繼續(xù)原來(lái)的目態(tài)程序運(yùn)行CPU、CH并行4）結(jié)束示意圖示意圖3、CH分類分類 1）從是否獨(dú)立來(lái)看）從是否獨(dú)立來(lái)看CH類型是

27、否有獨(dú)立CH邏輯是否有CH物理裝置結(jié)合CH有完全裝置與主機(jī)共用獨(dú)立CH有獨(dú)立裝置2）從特征性能來(lái)看）從特征性能來(lái)看CH類型接通一次CH交換字節(jié)數(shù)適合連接的外設(shè)字節(jié)多路1中低速外設(shè)選擇CH一個(gè)數(shù)據(jù)塊高速外設(shè)數(shù)組多路1或一個(gè)數(shù)據(jù)塊從低速到高速外設(shè)4、CH的基本組成的基本組成 1）CARCH地址寄存器。用來(lái)提供設(shè)備地址。地址寄存器。用來(lái)提供設(shè)備地址。 （在（在IBM370中中,該地址有該地址有11位）位） CH號(hào)三位（號(hào)三位（8個(gè)個(gè)CH) 子子CH號(hào)四位（每個(gè)號(hào)四位（每個(gè)CH有有16個(gè)子個(gè)子CH) 設(shè)備號(hào)四位（每個(gè)子設(shè)備號(hào)四位（每個(gè)子CH可接可接16個(gè)外設(shè)）個(gè)外設(shè)）2）轉(zhuǎn)接裝置。根據(jù)）轉(zhuǎn)接裝置。根據(jù)

28、CAR與指定外設(shè)接通。與指定外設(shè)接通。3）匹配結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)）匹配結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)I/O設(shè)備與存儲(chǔ)器字長(zhǎng)寬度匹配。設(shè)備與存儲(chǔ)器字長(zhǎng)寬度匹配。4）入出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。當(dāng)為）入出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。當(dāng)為結(jié)合結(jié)合CH時(shí)，繼續(xù)與存儲(chǔ)器共時(shí)，繼續(xù)與存儲(chǔ)器共用用5）CIAR CH指令地址寄存器，用來(lái)存放一條指令地址寄存器，用來(lái)存放一條CH指令地址指令地址6）CIR CH指令寄存器，用來(lái)存放一條指令寄存器，用來(lái)存放一條CH指令指令7）CSWR CH狀態(tài)寄存器，提供狀態(tài)寄存器，提供CH工作狀態(tài)工作狀態(tài)8）CH控制線路控制線路 對(duì)對(duì)CH指令進(jìn)行譯碼。指令進(jìn)行譯碼。 控制控制CH各部分協(xié)調(diào)工作各部分協(xié)調(diào)工作 其結(jié)構(gòu)圖如下其結(jié)構(gòu)圖如下CSWRCIARCIR存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CH控制線路控制線路入出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)入出數(shù)據(jù)緩沖區(qū)匹配結(jié)構(gòu)匹配結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)接裝置轉(zhuǎn)接裝置CARI/OI/OI/OI/O總線總線二、通道流量分析二、通道流量分析1、流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通道交換字節(jié)數(shù)。其量綱為、流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間通道交換字節(jié)數(shù)。其量綱為字節(jié)字節(jié)/秒，秒，可用可用f表示。其中表示。其中fB為字節(jié)多路為字節(jié)多路CH流量，流量，fS為選擇為選擇CH流流量，量，fBl位數(shù)組多路位數(shù)組多路CH流量流量2、具有一個(gè)、具有一個(gè)CH的流量計(jì)算的流量計(jì)算 1）字節(jié)多路。其通道流量為各子）字節(jié)多路。其通道流量為各子CH流量之