计算机入门：中断与输入输出指令解析

"简明计算机入门_八_" 在计算机科学中，输入输出（Input/Output，简称I/O）部分是计算机系统中至关重要的一个环节，它使得计算机能够与外部世界进行交互。本节主要探讨了中断阶段，这是计算机处理输入输出操作的一种关键机制。 中断，也称为"插入"，是指在当前任务执行过程中，由于某种事件的发生，计算机暂停当前任务，转而处理该事件，然后恢复原任务的执行。中断分为内部中断和外部中断。内部中断通常由计算机内部条件触发，如电源异常、内存错误、高速数据传输完成、溢出等。外部中断则是由计算机外部设备发起的，例如键盘输入、鼠标操作、打印机工作、磁盘读写等。 外部设备的速度通常远低于计算机内部运算的速度，因此，为解决这种速度差异，引入了中断技术。中断技术允许CPU在执行输入输出操作时不必一直等待，而是可以继续执行其他任务，提高了系统的效率。当外部设备准备就绪或完成任务时，会发送一个中断信号给CPU，CPU接收到信号后，保存当前状态，转而处理中断请求，执行相应的中断服务程序，完成与外部设备的交互，最后恢复之前被中断的任务。 输入输出指令是计算机语言（如机器语言或汇编语言）中用于控制I/O操作的特殊指令，如 `%&指令` 所示。这些指令通常包含三个要素：识别指令类型、指定控制功能和选定控制对象。例如，`∃%&指令` 可能用于指示CPU启动、停止或查询特定外部设备的状态。`%1` 指令的功能可能包括启动输入、启动输出、查询设备状态等。 在执行 `%1` 指令时，CPU需要能区分这类指令和其他类型的指令，如访问内存的指令。指令执行过程中，CPU与外部设备之间的通信需要确保正确性和同步性，这通常通过设备选择、数据传输和中断响应等步骤来实现。例如，`%1` 指令可能会触发一个中断，CPU会保存当前上下文，处理中断服务程序，然后根据需要与选定的外部设备进行数据交换。 在实际操作中，输入输出过程涉及多个步骤，包括初始化设备、发送指令、等待设备准备就绪、传输数据以及确认传输完成。这些步骤在中断机制的支持下，使得CPU可以高效地管理众多外部设备的交互，避免了因等待慢速设备而浪费大量时间，提升了整体系统性能。 总结来说，中断和输入输出指令是计算机系统中处理与外部设备交互的核心机制，它们确保了计算机能够在执行任务时灵活地响应外部事件，并有效地利用计算资源。理解中断技术和输入输出指令的工作原理对于深入学习计算机系统至关重要。