"程序中断方式流程-计算机组成原理(第2版)第五章 输入输出系统"
在计算机系统中,输入输出(I/O)是数据交换的关键环节,它涉及到CPU、内存和外部设备之间的通信。本资源主要介绍了程序中断方式,这是实现CPU与I/O设备并行工作的关键机制。在程序中断方式下,CPU可以执行其他任务,而不必等待I/O操作完成,提高了系统效率。
1. **程序中断方式流程**
- CPU向I/O设备发送读指令,启动I/O操作。
- CPU随后会检查I/O设备的状态,判断是否准备好传输数据。
- 如果I/O设备未准备就绪,CPU会继续执行其他任务,直到设备准备好或发生错误。
- 当I/O设备完成数据准备后,会向CPU发出中断请求。
- CPU接收中断请求后,保存当前程序状态,然后转而处理中断。
- 在中断处理过程中,CPU会从I/O接口读取数据到CPU,再将数据写入内存,或者反之。
- 如果在数据传输过程中出现错误,CPU会根据错误处理机制进行相应操作。
2. **I/O系统的组成**
- **I/O软件**:包括I/O指令,用于CPU直接操作I/O设备;通道指令,如IBM/370的64位通道指令,用于控制通道执行复杂I/O操作。
- **I/O硬件**:由设备、I/O接口、设备控制器等构成。I/O接口作为CPU和设备间的桥梁,设备控制器负责具体的数据传输。
3. **I/O设备与主机的联系方式**
- **编址方式**:统一编址下,I/O设备地址与内存地址统一;不统一编址下,I/O设备有自己的独立地址空间。
- **选址方式**:设备选择电路用于识别哪个设备被选中进行操作。
- **传送方式**:串行和并行,串行传输速度较慢但节省线路,而并行传输速度快但需更多线路。
- **联络方式**:立即响应、异步工作(应答信号如“Ready”、“Strobe”)和同步工作(同步时标)。
4. **I/O设备与主机的连接方式**
- **辐射式连接**:每个设备都有独立的控制线路和信号线,不便于设备增删。
- **总线连接**:便于设备的增删,所有设备共享总线进行通信。
5. **控制方式**
- **程序查询方式**:CPU不断轮询I/O设备状态,效率低,适合简单系统。
- **程序中断方式**:I/O设备主动通知CPU数据准备就绪,CPU和I/O并行工作,提高系统效率。
中断方式在现代计算机系统中占有重要地位,它允许CPU高效地处理多任务,同时保证了I/O操作的及时性和准确性。了解中断方式的流程对于理解和优化系统性能至关重要。