理解中断驱动I/O：操作系统与硬件的交互

"这篇资料是关于操作系统中的中断驱动I/O机制，主要讲解了计算机系统的基本构成，操作系统与硬件的关系，以及中断处理流程。" 在操作系统领域，中断驱动I/O是一种有效的处理I/O操作的方式。这种方式下，CPU首先向I/O模块发送一个I/O操作命令，然后继续执行其他任务，而不是等待I/O操作完成。当I/O设备完成其操作后，它会通过发送一个中断信号通知CPU。这个中断信号请求CPU暂停当前程序，转而执行中断处理程序。中断处理程序专门用于处理来自I/O设备的请求，一旦处理完毕，CPU会根据处理器调度算法选择下一个程序继续执行，从而提高了系统的整体效率。 本资料可能来自一门名为“操作系统原理”的课程，由张国强老师授课，并推荐了几本相关教材，包括《操作系统教程》、《Operating Systems: Internals and Design Principles》、《Computer Systems: A Programmer's Perspective》以及《Operating System Concepts》。此外，还提到《Linux操作系统实验教程》作为实验课的参考书。课程的基础要求包括计算机基础、汇编语言、程序设计、数据结构和计算机组成原理的知识。 课程的目标涵盖了理解计算机的组织结构，如处理器、存储器、I/O设备以及总线的角色；掌握指令执行流程、中断处理机制和存储器结构；以及了解各种I/O通信技术。其中，中断处理机制是关键，因为它允许CPU与I/O设备并行工作，提升了系统的响应速度和吞吐量。 计算机系统由处理器（包括CPU）、主存（易失性存储）、I/O模块（包括各种外设）和总线（如系统总线、内存总线和I/O总线）组成。总线是连接这些组件并传递信息的通道。寄存器，如MAR（主存地址寄存器）、MBR（主存缓冲寄存器）、I/OAR（I/O地址寄存器）和I/OBR（I/O缓冲寄存器），在CPU与内存和I/O设备之间的数据交换中扮演着关键角色。 在I/O通信技术部分，资料可能会讨论直接内存访问（DMA）、中断驱动I/O、轮询以及通道等方法，每种方法都有其适用场景和优缺点。例如，中断驱动I/O在处理大量数据和多个并发设备时特别有效，因为它避免了CPU不必要的等待时间。 这篇资料提供了操作系统如何通过中断驱动I/O与硬件交互的基础知识，对于理解操作系统如何管理资源和提升系统性能至关重要。