掌握I/O控制方式：中断、DMA与通道原理

计组第七章深入探讨了计算机系统的输入输出（I/O）控制方式，这是计算机硬件与外部设备交互的关键部分。首先，数据流控制方式下，数据从键盘经过IO接口的数据寄存器，通过数据总线传输到CPU的寄存器，然后存入内存，CPU需要不断轮询来检测IO完成状态并获取数据。 程序查询方式下，CPU主动查询IO控制器的状态寄存器，等待设备数据准备好后再进行操作，这样可能导致CPU效率不高，尤其是在处理速度较慢的设备时。 程序中断方式则引入了更高的效率，CPU在等待IO设备时可以执行其他任务，设备准备好数据后通过中断请求通知CPU，中断响应机制确保数据的及时处理。中断服务程序负责将接收到的数据从IO接口寄存器迁移到CPU内部，中断请求响应发生在指令周期末尾，避免了抢占正在进行的指令执行。 DMA控制方式尤其适合高速外设，如硬盘，通过DMA总线实现直接的数据传输，由CPU启动 DMA 控制器执行读写命令，DMA设备在数据传输期间不会打扰CPU，直到数据传输完毕才发出中断请求，确保了高速数据交换的连续性。 通道控制方式采用专用的通道处理器，它代替CPU管理IO设备，提高了系统并发处理能力，适用于多设备并行操作的场景。 中断在I/O系统中扮演重要角色，它用于处理IO事件，包括中断请求、响应、判优和中断处理流程。中断请求可能来自内外部，而中断响应优先级则根据设备速度和任务紧急程度决定。硬件排队器和软件查询方法用于管理和调度中断，硬件向量法和软件查询法则是确定中断服务程序入口地址的方式。 内中断（也称为陷入或异常）是另一种中断形式，它们通常用于处理系统级别的异常情况，比如处理机陷阱或硬件故障。这些中断是直接给出中断向量的，一旦处理完毕，会通过中断返回指令回到原程序断点。 这一章节详细讲解了从基础的数据流控制到高级的中断和DMA控制，以及中断处理的硬件和软件机制，这些都是理解现代计算机系统性能优化和高效通信的关键组成部分。