输入输出系统详解：中断处理与定时方式

"该资源是关于输入输出系统的一份PPT，主要讲解了中断处理过程，特别是中断受理和中断服务的细节。课程涵盖了外围设备的速度分级、信息交换方式，包括程序中断、DMA、通道方式等内容，特别强调了CPU与不同速度设备同步的问题以及I/O设备与CPU之间的数据交换定时策略。" 在计算机系统中，中断处理是实现CPU与外围设备通信的重要机制。当外部设备完成一项任务或需要CPU干预时，会向CPU发送中断请求。CPU在接收到中断请求后，会暂停当前执行的任务，经过中断受理过程，保存现场，然后进入中断服务程序处理中断事件。 描述中的“无需定时方式”适用于速度极慢或简单的外围设备，例如机械开关和显示二极管。这些设备的数据传输速度远低于CPU，CPU可以直接读取而无需等待。在这种情况下，CPU假设设备总是准备好数据，因此没有特定的定时需求。 对于慢速或中速设备，如键盘、鼠标，通常采用“异步定时方式”。在这个过程中，CPU需要不断查询设备状态，以确定数据是否准备就绪。当设备准备好数据，它会设置一个状态标志，CPU检测到这个标志后，读取数据并回应设备，设备则清除状态标志，准备进行下一次数据交换。这种异步方式允许设备在不固定的时间间隔内工作，而CPU可以灵活地处理其他任务。 此外，还有“同步定时方式”用于快速设备，如磁盘驱动器，数据传输速度接近或等于CPU。在这种情况下，数据的读写需要精确的时序配合，通常通过特定的同步信号来协调CPU和设备的动作，确保数据传输的正确性。 中断处理在程序中断方式中，CPU接收到中断信号后，会保存当前进程的上下文，转而执行中断处理程序。处理完成后，恢复被中断进程的上下文，继续执行原进程。这种方式有效地实现了CPU对多个任务的并发处理，提高了系统的效率。 DMA（直接存储器访问）方式则允许外围设备直接与内存交换数据，无需CPU参与数据传输过程，进一步提高了系统吞吐量。而通道方式则是一种更高级的I/O处理方式，通过专门的通道硬件来管理和控制I/O操作，使得CPU可以完全专注于计算任务，而I/O操作由通道独立执行。 通用I/O标准接口，如PCI（ Peripheral Component Interconnect）和USB（Universal Serial Bus），提供了标准化的接口，使得不同厂商的设备能方便地接入系统，同时简化了驱动程序的编写。 总结，中断处理过程是操作系统和硬件之间的重要交互机制，涉及了多种定时策略和I/O处理方式，旨在优化CPU与外围设备间的通信，提高系统的响应速度和整体性能。