第4章輸入輸出系統(tǒng)ppt課件

1、第第4章章 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng)4.1 輸入輸出原理輸入輸出原理4.2 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)4.3 通道處置機通道處置機4.4 輸入輸出處置機輸入輸出處置機4.1 4.1 輸入輸出原理輸入輸出原理通常把處置機與主存儲器之外的部分統(tǒng)稱為輸入輸出通常把處置機與主存儲器之外的部分統(tǒng)稱為輸入輸出系統(tǒng)，包括輸入輸出設(shè)備、輸入輸出接口和輸入輸系統(tǒng)，包括輸入輸出設(shè)備、輸入輸出接口和輸入輸出軟件等。出軟件等。實踐上，運算器、控制器、主存儲器和總線等也要經(jīng)實踐上，運算器、控制器、主存儲器和總線等也要經(jīng)過輸入輸出系統(tǒng)來管理。過輸入輸出系統(tǒng)來管理。4.1.1 4.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的特點輸入輸出系統(tǒng)的特點4.1.

2、2 4.1.2 輸入輸出系統(tǒng)的組織方式輸入輸出系統(tǒng)的組織方式4.1.3 4.1.3 根本輸入輸出方式根本輸入輸出方式4.1.1 4.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的特點輸入輸出系統(tǒng)的特點輸入輸出系統(tǒng)是處置機與外界進展數(shù)據(jù)交換的通道。輸入輸出系統(tǒng)是處置機與外界進展數(shù)據(jù)交換的通道。輸入輸出系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中最具多樣性和復(fù)雜性輸入輸出系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中最具多樣性和復(fù)雜性的部分。的部分。輸入輸出系統(tǒng)涉及到機、光、電、磁、聲、自動控輸入輸出系統(tǒng)涉及到機、光、電、磁、聲、自動控制等多種學(xué)科。制等多種學(xué)科。輸入輸出系統(tǒng)最典型地反映著硬件與軟件的相互結(jié)輸入輸出系統(tǒng)最典型地反映著硬件與軟件的相互結(jié)合。合。輸入輸出系統(tǒng)的復(fù)

3、雜性隱藏在系統(tǒng)軟件中，用戶無輸入輸出系統(tǒng)的復(fù)雜性隱藏在系統(tǒng)軟件中，用戶無需了解輸入輸出設(shè)備的詳細細節(jié)。需了解輸入輸出設(shè)備的詳細細節(jié)。處置機的外部世界包括：處置機的外部世界包括：處置機處置機 系統(tǒng)操作員系統(tǒng)操作員本地或遠程用戶本地或遠程用戶實時輸入輸出實時輸入輸出輸入輸出設(shè)備輸入輸出設(shè)備虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)其它處置機其它處置機本身出錯處置本身出錯處置程序懇求程序懇求1.1.實時性實時性對于普通輸入輸出設(shè)備對于普通輸入輸出設(shè)備, ,假設(shè)處置機提供的效力不及時，能夠喪假設(shè)處置機提供的效力不及時，能夠喪失數(shù)據(jù)，或呵斥外圍設(shè)備任務(wù)的錯誤。失數(shù)據(jù)，或呵斥外圍設(shè)備任務(wù)的錯誤。對于實時控制計算機系統(tǒng)，假設(shè)

4、處置機提供的效力不及時，能對于實時控制計算機系統(tǒng)，假設(shè)處置機提供的效力不及時，能夠呵斥宏大的損失，甚至呵斥人身損傷。夠呵斥宏大的損失，甚至呵斥人身損傷。對于處置機本身的硬件或軟件錯誤：如電源缺點、數(shù)據(jù)校驗錯、對于處置機本身的硬件或軟件錯誤：如電源缺點、數(shù)據(jù)校驗錯、頁面失效、非法指令、地址越界等，處置機必需及時處置。頁面失效、非法指令、地址越界等，處置機必需及時處置。對不同類型的設(shè)備，必需具有與設(shè)備相配合的多種任務(wù)方式。對不同類型的設(shè)備，必需具有與設(shè)備相配合的多種任務(wù)方式。2.2.與設(shè)備無關(guān)性與設(shè)備無關(guān)性獨立于詳細設(shè)備的規(guī)范接口。例如，串行接口、并行接口、獨立于詳細設(shè)備的規(guī)范接口。例如，串行接口

5、、并行接口、SCSISCSISmall Computer System InterfaceSmall Computer System Interface接口等接口等計算機系統(tǒng)的運用者，在需求改換外圍設(shè)備時，各種不同型號，計算機系統(tǒng)的運用者，在需求改換外圍設(shè)備時，各種不同型號，不同消費廠家的設(shè)備都可以直接經(jīng)過規(guī)范接口與計算機系不同消費廠家的設(shè)備都可以直接經(jīng)過規(guī)范接口與計算機系統(tǒng)銜接。統(tǒng)銜接。處置機采用一致的硬件和軟件對種類繁多的設(shè)備進展管理。處置機采用一致的硬件和軟件對種類繁多的設(shè)備進展管理。某些計算機系統(tǒng)曾經(jīng)實現(xiàn)了即插即用技術(shù)。某些計算機系統(tǒng)曾經(jīng)實現(xiàn)了即插即用技術(shù)。3.3.異步性異步性輸入輸出

6、設(shè)備通常不運用一致的中央時鐘，各個設(shè)備按照本人輸入輸出設(shè)備通常不運用一致的中央時鐘，各個設(shè)備按照本人的時鐘任務(wù)，但又要在某些時辰接受處置機的控制。的時鐘任務(wù)，但又要在某些時辰接受處置機的控制。處置機與外圍設(shè)備之間，外圍設(shè)備與外圍設(shè)備之間能并行任務(wù)處置機與外圍設(shè)備之間，外圍設(shè)備與外圍設(shè)備之間能并行任務(wù)針對實時性，采用層次構(gòu)造的方法，針對實時性，采用層次構(gòu)造的方法，針對與設(shè)備無關(guān)性，采用分類處置的方法針對與設(shè)備無關(guān)性，采用分類處置的方法針對異步性，采用自治控制的方法，針對異步性，采用自治控制的方法，4.1.2 4.1.2 輸入輸出系統(tǒng)的組織方式輸入輸出系統(tǒng)的組織方式1. 1. 自治控制自治控制輸入

7、輸出系統(tǒng)是獨立于輸入輸出系統(tǒng)是獨立于CPUCPU之外的自治系統(tǒng)之外的自治系統(tǒng)處置機與外圍設(shè)備之間要有恰當?shù)姆止ぬ幹脵C與外圍設(shè)備之間要有恰當?shù)姆止?. 2. 層次構(gòu)造層次構(gòu)造最內(nèi)層是輸入輸出處置機、輸入輸出通道等最內(nèi)層是輸入輸出處置機、輸入輸出通道等中間層是規(guī)范接口。中間層是規(guī)范接口。規(guī)范接口經(jīng)過設(shè)備控制器與輸入輸出設(shè)備銜接規(guī)范接口經(jīng)過設(shè)備控制器與輸入輸出設(shè)備銜接3. 3. 分類組織分類組織面向字符的設(shè)備，如字符終端、打字機等面向字符的設(shè)備，如字符終端、打字機等面向數(shù)據(jù)塊的設(shè)備，如磁盤、磁帶、光盤等。面向數(shù)據(jù)塊的設(shè)備，如磁盤、磁帶、光盤等。處處理理機機( (C CP PU U) )主主存存儲儲器

8、器( (M MM M) )存存儲儲器器總總線線I IO O 處處理理機機I IO O 處處理理機機I IO O 處處理理機機C CU UD DC CU UD DC CU UD DC CU UD DD DC CU UD DC CU UD DD D I IO O 總總線線C CU UD DD DC CU U 是是設(shè)設(shè)備備控控制制器器，D D 是是外外圍圍設(shè)設(shè)備備輸輸入入輸輸出出系系統(tǒng)統(tǒng)的的層層次次結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)4.1.3 4.1.3 根本輸入輸出方式根本輸入輸出方式1. 1. 程序控制輸入輸出方式程序控制輸入輸出方式形狀驅(qū)動輸入輸出方式、應(yīng)對輸入輸出方式、查詢輸入輸出方形狀驅(qū)動輸入輸出方式、應(yīng)對輸入輸出

9、方式、查詢輸入輸出方式、條件驅(qū)動輸入輸出方式式、條件驅(qū)動輸入輸出方式程序控制輸入輸出方式的程序控制輸入輸出方式的4 4個特點：個特點：(1)(1)何時對何設(shè)備進展輸入輸出操作受何時對何設(shè)備進展輸入輸出操作受CPUCPU控制控制(2)CPU(2)CPU要經(jīng)過指令對設(shè)備進展測試才干知道設(shè)備的任務(wù)形狀。要經(jīng)過指令對設(shè)備進展測試才干知道設(shè)備的任務(wù)形狀?？臻e、預(yù)備就緒、忙碌等空閑、預(yù)備就緒、忙碌等(3)(3)數(shù)據(jù)的輸入和輸出都要經(jīng)過數(shù)據(jù)的輸入和輸出都要經(jīng)過CPUCPU(4)(4)用于銜接低速外圍設(shè)備，如終端、打印機等用于銜接低速外圍設(shè)備，如終端、打印機等例例4.14.1：一個處置機在一段時間內(nèi)只能管理一

10、臺打印：一個處置機在一段時間內(nèi)只能管理一臺打印機。處置機執(zhí)行指令的速度為機。處置機執(zhí)行指令的速度為1GIPS1GIPS，字長，字長3232位，位，打印機每秒鐘打印機每秒鐘100100個字符。個字符。解：處置機用一條指令就能向打印機傳送解：處置機用一條指令就能向打印機傳送4 4個字符。個字符。因此，處置機的實踐利用率只需即因此，處置機的實踐利用率只需即4 4千萬分之一。千萬分之一。 100/109 100/1094 40.250.2510-710-7輸入設(shè)備輸入設(shè)備 IDID處置機處置機CPUCPU主存儲器主存儲器 MMMM輸出設(shè)備輸出設(shè)備 ODOD程序控制方式的數(shù)據(jù)傳送過程程序控制方式的數(shù)據(jù)傳

11、送過程一個處置機管理多臺外圍設(shè)備。處置機采用輪番循環(huán)測試方法，分時為各臺外圍設(shè)備效力。優(yōu)點： 靈敏性很好。可以很容易地改動各臺外圍設(shè)備的優(yōu)先級。缺陷：不能實現(xiàn)處置機與外圍設(shè)備之間并行任務(wù)。 在程序控制方式中一個處理機管在程序控制方式中一個處理機管理多臺外部設(shè)備的程序流程圖理多臺外部設(shè)備的程序流程圖 DONE1=1? 從設(shè)備緩沖寄存器讀一個字符從設(shè)備緩沖寄存器讀一個字符 到主存儲器或者從主存儲器傳到主存儲器或者從主存儲器傳 送一個字符到設(shè)備緩沖寄存器送一個字符到設(shè)備緩沖寄存器 DONE2=1? 從設(shè)備緩沖寄存器讀一個字符從設(shè)備緩沖寄存器讀一個字符 到主存儲器或者從主存儲器傳到主存儲器或者從主存儲

12、器傳 送一個字符到設(shè)備緩沖寄存器送一個字符到設(shè)備緩沖寄存器 否否 否否 是是 是是 2.2.中斷輸入輸出方式中斷輸入輸出方式定義：當出現(xiàn)來自系統(tǒng)外部，機器內(nèi)部，甚至處置機本身的任定義：當出現(xiàn)來自系統(tǒng)外部，機器內(nèi)部，甚至處置機本身的任何例外的，或者雖然是事先安排的，但出如今現(xiàn)行程序的什何例外的，或者雖然是事先安排的，但出如今現(xiàn)行程序的什么地方是事先不知道的事件時，么地方是事先不知道的事件時，CPUCPU暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去處置這些事件，等處置完成后再前往來繼續(xù)執(zhí)行原先的程去處置這些事件，等處置完成后再前往來繼續(xù)執(zhí)行原先的程序。序。特點：特點：(1)CPU(1)CPU與外圍設(shè)

13、備可以并行任務(wù)。與外圍設(shè)備可以并行任務(wù)。(2)(2)可以處置例外事件?？梢蕴幹美馐录?。(3)(3)數(shù)據(jù)的輸入和輸出都要經(jīng)過數(shù)據(jù)的輸入和輸出都要經(jīng)過CPUCPU。(4)(4)用于銜接低速外圍設(shè)備。用于銜接低速外圍設(shè)備。3.3.直接存儲器訪問方式直接存儲器訪問方式直接存儲器訪問方式直接存儲器訪問方式(DMA(DMA：Direct Memory Access)Direct Memory Access)，主要用，主要用來銜接高速外圍設(shè)備。如磁盤存儲器，磁帶存儲器、光盤輔來銜接高速外圍設(shè)備。如磁盤存儲器，磁帶存儲器、光盤輔助存儲器，行式打印機等。助存儲器，行式打印機等。輸入設(shè)備輸入設(shè)備IDID主存儲器

14、主存儲器MMMM存儲器總線存儲器總線處置機處置機CPUCPU輸出設(shè)備輸出設(shè)備ODOD IO IO總線總線DMADMA方式的數(shù)據(jù)傳送過程方式的數(shù)據(jù)傳送過程DMA方式具有如下特點：方式具有如下特點：(1)外圍設(shè)備的訪問懇求直接發(fā)往主存儲器，數(shù)據(jù)的外圍設(shè)備的訪問懇求直接發(fā)往主存儲器，數(shù)據(jù)的傳送過程不需求傳送過程不需求CPU的干涉。的干涉。(2)全部用硬件實現(xiàn)，不需求做保管現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場全部用硬件實現(xiàn)，不需求做保管現(xiàn)場和恢復(fù)現(xiàn)場等任務(wù)。等任務(wù)。(3)DMA控制器復(fù)雜，需求設(shè)置數(shù)據(jù)存放器、設(shè)備控制器復(fù)雜，需求設(shè)置數(shù)據(jù)存放器、設(shè)備形狀控制存放器、主存地址存放器、設(shè)備地址存放形狀控制存放器、主存地址存放器、

15、設(shè)備地址存放器和數(shù)據(jù)交換個數(shù)計數(shù)器及控制邏輯等。器和數(shù)據(jù)交換個數(shù)計數(shù)器及控制邏輯等。(4)在在DMA方式開場和終了時，需求處置機進展管方式開場和終了時，需求處置機進展管理。理。 DMA DMA輸入設(shè)備的任務(wù)流程如下：輸入設(shè)備的任務(wù)流程如下：從設(shè)備讀一個字節(jié)到從設(shè)備讀一個字節(jié)到DMADMA控制器中的數(shù)據(jù)緩沖存放器控制器中的數(shù)據(jù)緩沖存放器中。中。假設(shè)一個字沒有裝配滿，那么前往到上面；假設(shè)校驗假設(shè)一個字沒有裝配滿，那么前往到上面；假設(shè)校驗出錯，那么發(fā)中斷懇求；假設(shè)一個字已裝配滿，那出錯，那么發(fā)中斷懇求；假設(shè)一個字已裝配滿，那么將數(shù)據(jù)送主存數(shù)據(jù)存放器。么將數(shù)據(jù)送主存數(shù)據(jù)存放器。把主存地址送主存地址存放

16、器，并將主存地址增值。把主存地址送主存地址存放器，并將主存地址增值。把把DMADMA控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)交換個數(shù)計數(shù)器減?？刂破鲀?nèi)的數(shù)據(jù)交換個數(shù)計數(shù)器減。假設(shè)交換個數(shù)為假設(shè)交換個數(shù)為0 0，那么，那么DMADMA數(shù)據(jù)傳送過程終了，否那數(shù)據(jù)傳送過程終了，否那么回到上面。么回到上面。 DMA輸出設(shè)備的任務(wù)流程如下：把主存地址送入主存地址存放器，并啟動主存儲器，同時將主存地址增值。將主存數(shù)據(jù)存放器中的數(shù)據(jù)送DMA控制器的數(shù)據(jù)存放器。把數(shù)據(jù)寫到輸出介質(zhì)上能夠要逐個字符輸出。把DMA控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)交換個數(shù)計數(shù)器中的內(nèi)容減。假設(shè)交換個數(shù)為0，那么DMA數(shù)據(jù)傳送過程終了，否那么回到上面。 目前運用的目前運用的DM

17、ADMA方式實踐上有如下三種：方式實踐上有如下三種： (1) (1)周期竊取方式：周期竊取方式：在每一條指令執(zhí)行終了時，在每一條指令執(zhí)行終了時，CPUCPU測試有沒有測試有沒有DMADMA效力效力懇求。懇求。借用借用CPUCPU完成完成DMADMA任務(wù)流程。包括數(shù)據(jù)和主存地址的任務(wù)流程。包括數(shù)據(jù)和主存地址的傳送，交換個數(shù)計數(shù)器減傳送，交換個數(shù)計數(shù)器減1 1，主存地址的增值及一，主存地址的增值及一些測試判別等。些測試判別等。周期竊取方式的優(yōu)點是硬件構(gòu)造簡單，比較容易實周期竊取方式的優(yōu)點是硬件構(gòu)造簡單，比較容易實現(xiàn)?，F(xiàn)。缺陷是在數(shù)據(jù)輸入或輸出過程種實踐上占用了缺陷是在數(shù)據(jù)輸入或輸出過程種實踐上占用

18、了CPUCPU的的時間。時間。(2)(2)直接存取方式：直接存取方式：整個任務(wù)流程全部用硬件完成。整個任務(wù)流程全部用硬件完成。優(yōu)點與缺陷正好與周期竊取方式相反。優(yōu)點與缺陷正好與周期竊取方式相反。(3)(3)數(shù)據(jù)塊傳送方式：數(shù)據(jù)塊傳送方式：在設(shè)備控制器中設(shè)置一個比較大的數(shù)據(jù)緩沖存儲器。在設(shè)備控制器中設(shè)置一個比較大的數(shù)據(jù)緩沖存儲器。設(shè)備控制器與主存儲器之間的數(shù)據(jù)交換以數(shù)據(jù)塊設(shè)備控制器與主存儲器之間的數(shù)據(jù)交換以數(shù)據(jù)塊為單位，并采用程序中斷方式進展。為單位，并采用程序中斷方式進展。采用數(shù)據(jù)塊傳送方式的外圍設(shè)備有軟盤驅(qū)動器、行采用數(shù)據(jù)塊傳送方式的外圍設(shè)備有軟盤驅(qū)動器、行式打印機、激光打印機、卡片閱讀機、

19、繪圖儀等。式打印機、激光打印機、卡片閱讀機、繪圖儀等。4.2 4.2 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)4.2.1 中斷源的組織中斷源的組織4.2.2 中斷系統(tǒng)的軟硬件分配中斷系統(tǒng)的軟硬件分配4.2.3 中斷源的識別方法中斷源的識別方法4.2.4 中斷現(xiàn)場的保管和恢復(fù)中斷現(xiàn)場的保管和恢復(fù)4.2.5 中斷屏蔽中斷屏蔽4.2.1 4.2.1 中斷源的組織中斷源的組織中斷系統(tǒng)需求硬件和軟件共同來實現(xiàn)。引起中斷的各種事件稱為中斷源。中斷系統(tǒng)的復(fù)雜性實踐上主要是由中斷源的多樣性引起的。中斷源可以來自系統(tǒng)外部，也可以來自機器內(nèi)部，甚至處置機本身。中斷可以是硬件引起的，也可以是軟件引起的。把各種各樣的中斷源分類、分級組織好，

20、是中斷系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。1.1.中斷源的種類中斷源的種類(1)(1)由外圍設(shè)備引起的中斷。低速外圍設(shè)備每傳送一個字節(jié)懇由外圍設(shè)備引起的中斷。低速外圍設(shè)備每傳送一個字節(jié)懇求一次中斷；高速外圍設(shè)備的前、后處置。求一次中斷；高速外圍設(shè)備的前、后處置。(2)(2)由處置機本身產(chǎn)生的中斷。如算術(shù)溢出，除數(shù)為零，數(shù)據(jù)由處置機本身產(chǎn)生的中斷。如算術(shù)溢出，除數(shù)為零，數(shù)據(jù)校驗錯等。校驗錯等。(3)(3)由存儲器產(chǎn)生的中斷。如地址越界、頁面失效、訪問存儲由存儲器產(chǎn)生的中斷。如地址越界、頁面失效、訪問存儲器超時等。器超時等。(4)(4)由控制器產(chǎn)生的中斷。如非法指令、堆棧溢出、時間片到、由控制器產(chǎn)生的中斷。如非法指令

21、、堆棧溢出、時間片到、切換到特權(quán)態(tài)。切換到特權(quán)態(tài)。(5)(5)由總線產(chǎn)生的中斷。輸入輸出總線出錯由總線產(chǎn)生的中斷。輸入輸出總線出錯, ,存儲總存儲總線出錯等。線出錯等。(6)(6)實時過程控制產(chǎn)生的中斷。實時過程控制產(chǎn)生的中斷。(7)(7)實時鐘的定時中斷。實時鐘的定時中斷。(8)(8)多處置機系統(tǒng)中，從其它處置機發(fā)送來的中斷。多處置機系統(tǒng)中，從其它處置機發(fā)送來的中斷。(9)(9)程序調(diào)試過程中，由斷點產(chǎn)生的中斷。程序調(diào)試過程中，由斷點產(chǎn)生的中斷。(10)(10)硬件缺點中斷。硬件缺點中斷。(11)(11)電源缺點中斷。電源缺點中斷。2.2.中斷源的分類組織中斷源的分類組織中斷源分類組織的目的

22、：在呼應(yīng)中斷后能盡快找到中斷入口。中斷源分類組織的目的：在呼應(yīng)中斷后能盡快找到中斷入口。根據(jù)中斷事件的緊迫程度，中斷源任務(wù)速度、性質(zhì)等進展分類根據(jù)中斷事件的緊迫程度，中斷源任務(wù)速度、性質(zhì)等進展分類為每一類中斷源分配一個硬件的中斷入口，在進入這個入口之為每一類中斷源分配一個硬件的中斷入口，在進入這個入口之后，再經(jīng)過軟件找到詳細的中斷源。后，再經(jīng)過軟件找到詳細的中斷源。可屏蔽中斷與不可屏蔽中斷，或稱普通中斷和異常中斷?？善帘沃袛嗯c不可屏蔽中斷，或稱普通中斷和異常中斷。IBMIBM公司的機器，把中斷源分為類：公司的機器，把中斷源分為類： (1) (1)機器檢驗出錯中斷。由硬件或軟件缺點時產(chǎn)生。機器檢

23、驗出錯中斷。由硬件或軟件缺點時產(chǎn)生。 (2) (2)程序性錯誤引起的中斷。程序性錯誤引起的中斷。 (3) (3)訪問管理程序中斷。當用戶程序執(zhí)行訪管指令訪問管理程序中斷。當用戶程序執(zhí)行訪管指令引起的中斷。引起的中斷。 (4) (4)可以抑制的機器檢驗錯誤引起的中斷?？梢砸种频臋C器檢驗錯誤引起的中斷。 (5) (5)外部事件中斷。外部事件中斷。 (6) (6)輸入輸出中斷。輸入輸出中斷。 (7) (7)重新啟動中斷。處置機不能制止這類中斷重新啟動中斷。處置機不能制止這類中斷3.3.中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級安排中斷優(yōu)先順序主要由以下要素來決議：安排中斷優(yōu)先順序主要由以下要素來決議：中斷源的急迫性。中斷

24、源的急迫性。設(shè)備的任務(wù)速度。設(shè)備的任務(wù)速度。數(shù)據(jù)恢復(fù)的難易程度。數(shù)據(jù)恢復(fù)的難易程度。要求處置機提供的效力量。要求處置機提供的效力量。中斷優(yōu)先級與中斷效力順序中斷優(yōu)先級與中斷效力順序 要求：呼應(yīng)速度快，靈敏性好。要求：呼應(yīng)速度快，靈敏性好。 做法：由硬件排隊器決議中斷優(yōu)先級，做法：由硬件排隊器決議中斷優(yōu)先級， 經(jīng)過軟件設(shè)置中斷屏蔽碼改動中斷效力順序。經(jīng)過軟件設(shè)置中斷屏蔽碼改動中斷效力順序。例如：在例如：在IBM 370IBM 370系列機中，系列機中， 把把7 7類中斷分為類中斷分為5 5個中斷優(yōu)先級，個中斷優(yōu)先級， 從高到低分別是：從高到低分別是：(1)(1)緊急的機器檢驗錯誤引起的中斷緊急的

25、機器檢驗錯誤引起的中斷(2)(2)調(diào)用管理程序，程序性錯誤，可以抑制的機器檢調(diào)用管理程序，程序性錯誤，可以抑制的機器檢驗錯誤引起的中斷。驗錯誤引起的中斷。(3)(3)外部事件引起的中斷外部事件引起的中斷(4)(4)外圍設(shè)備的中斷外圍設(shè)備的中斷(5)(5)重新啟動引起的中斷重新啟動引起的中斷例如：例如：DECDEC公司的機器，公司的機器， 其優(yōu)先級從高到低分別是：其優(yōu)先級從高到低分別是：(1)(1)總線錯誤引起的中斷總線錯誤引起的中斷(2)(2)主存刷新中斷主存刷新中斷(3)(3)指令錯誤引起的中斷指令錯誤引起的中斷(4)(4)程序跟蹤中斷程序跟蹤中斷(5)(5)電源掉電中斷電源掉電中斷(6)(

26、6)在線停機中斷在線停機中斷(7)(7)在線事件中斷在線事件中斷( (照實時鐘等照實時鐘等) )(8)(8)外圍設(shè)備中斷外圍設(shè)備中斷(9)(9)用戶程序中斷用戶程序中斷例例4.2：某處置機共有：某處置機共有4個中斷源，中斷優(yōu)先級從高到個中斷源，中斷優(yōu)先級從高到低分別是：低分別是：1級、級、2級、級、3級和級和4級。當處置機在執(zhí)行級。當處置機在執(zhí)行主程序時，同時有主程序時，同時有3級和級和2級兩個中斷源向處置機發(fā)級兩個中斷源向處置機發(fā)出中斷效力懇求。當處置機為出中斷效力懇求。當處置機為2級中斷源效力時又有級中斷源效力時又有4級中斷源發(fā)出中斷效力懇求。當處置機為級中斷級中斷源發(fā)出中斷效力懇求。當處

27、置機為級中斷源效力時又有級中斷源發(fā)出中斷效力懇求。源效力時又有級中斷源發(fā)出中斷效力懇求。 解：解： 處置機呼應(yīng)各中斷源的中斷懇求和執(zhí)行中斷效力程處置機呼應(yīng)各中斷源的中斷懇求和執(zhí)行中斷效力程序的過程如下：序的過程如下：中中斷斷請請求求 主主程程序序 中中斷斷服服務(wù)務(wù)程程序序 1 1 級級 2 2 級級 3 3 級級 4 4 級級 2 2、3 3 級級 4 4 級級 1 1 級級 時時間間 t t 按按照照中中斷斷優(yōu)優(yōu)先先級級響響應(yīng)應(yīng)中中斷斷請請求求的的例例子子 4.2.2 4.2.2 中斷系統(tǒng)的軟硬件分配中斷系統(tǒng)的軟硬件分配有些功能必需用硬件實現(xiàn)，有的功能必需用軟件實現(xiàn)，而大部分功能既可以用硬件

28、實現(xiàn)，也可以用軟件實現(xiàn)。恰當分配中斷系統(tǒng)的軟硬件功能，是中斷系統(tǒng)最關(guān)鍵問題1. 主要思索的兩個要素：中斷呼應(yīng)時間：中斷呼應(yīng)時間是一個非常重要的目的。靈敏性：硬件實現(xiàn)速度快，靈敏性差；軟件實現(xiàn)正好相反2.2.中斷處置過程中斷處置過程P222P222必需用硬件實現(xiàn)的有：必需用硬件實現(xiàn)的有： 保管中斷點和進入中斷效力程序入口。保管中斷點和進入中斷效力程序入口。這兩個功能相當于執(zhí)行一條轉(zhuǎn)子程序指令，由于中斷發(fā)生在這兩個功能相當于執(zhí)行一條轉(zhuǎn)子程序指令，由于中斷發(fā)生在現(xiàn)行程序的什么地方是不確定的，不能由程序員來安排。現(xiàn)行程序的什么地方是不確定的，不能由程序員來安排。必需用軟件實現(xiàn)的有：必需用軟件實現(xiàn)的有：

29、 中斷效力和前往到中斷點。中斷效力和前往到中斷點。前往到中斷點，經(jīng)過執(zhí)行一條中斷前往指令來實現(xiàn)，前往到中斷點，經(jīng)過執(zhí)行一條中斷前往指令來實現(xiàn)，中斷效力必需用軟件實現(xiàn)，由于是中斷效力必需用軟件實現(xiàn)，由于是“程序中斷方式。程序中斷方式。3.3.中斷呼應(yīng)時間中斷呼應(yīng)時間定義：從中斷源向處置機發(fā)出中斷效力懇求開場，四處置機開場執(zhí)行這個中定義：從中斷源向處置機發(fā)出中斷效力懇求開場，四處置機開場執(zhí)行這個中斷源的中斷效力程序時為止，這一段時間稱為中斷呼應(yīng)時間。斷源的中斷效力程序時為止，這一段時間稱為中斷呼應(yīng)時間。影響中斷呼應(yīng)時間的要素主要有影響中斷呼應(yīng)時間的要素主要有4 4個：個： ( (前前2 2個屬于處

30、置機設(shè)計，后個屬于處置機設(shè)計，后2 2個屬于中斷系統(tǒng)個屬于中斷系統(tǒng)) )(1)(1)最長指令執(zhí)行時間最長指令執(zhí)行時間有些指令的執(zhí)行時間很長，甚至無法預(yù)測。有些指令的執(zhí)行時間很長，甚至無法預(yù)測。(2)(2)處置其它更緊急的義務(wù)所用時間處置其它更緊急的義務(wù)所用時間 如處置如處置DMADMA懇求等。懇求等。(3)(3)從第一次關(guān)從第一次關(guān)CPUCPU中斷到第一次開中斷到第一次開CPUCPU中斷所閱歷的時中斷所閱歷的時間間中斷系統(tǒng)的軟件與硬件功能分配，主要就是要思索中斷系統(tǒng)的軟件與硬件功能分配，主要就是要思索這一段內(nèi)要所的事情用軟件來實現(xiàn)，還是用硬件來這一段內(nèi)要所的事情用軟件來實現(xiàn)，還是用硬件來實現(xiàn)。

31、實現(xiàn)。(4)(4)經(jīng)過軟件找到中斷效力程序入口所用時間經(jīng)過軟件找到中斷效力程序入口所用時間主要是第主要是第1 1和第和第3 3兩部分。其中，第兩部分。其中，第1 1部分是指令系統(tǒng)部分是指令系統(tǒng)設(shè)計時思索的問題，在中斷系統(tǒng)的設(shè)計中，主要思設(shè)計時思索的問題，在中斷系統(tǒng)的設(shè)計中，主要思索第索第3 3部分。部分。4.2.3 4.2.3 中斷源的識別方法中斷源的識別方法1. 1. 識別中斷源的查詢法識別中斷源的查詢法一切中斷源共用一條中斷懇求線一切中斷源共用一條中斷懇求線處置機呼應(yīng)中斷后都進入同一個程序入口處置機呼應(yīng)中斷后都進入同一個程序入口用軟件找出懇求中斷的中斷源用軟件找出懇求中斷的中斷源主要優(yōu)點：

32、靈敏性好。主要優(yōu)點：靈敏性好。主要缺陷：速度慢。主要缺陷：速度慢。中斷源中斷源 1 1中斷源中斷源 2 2中斷源中斷源 n nCPUCPU或或IOPIOP 中斷懇求中斷懇求 完成完成 或或 忙忙 查詢線查詢線識別中斷源的訊問法識別中斷源的訊問法例如：打印機、鍵盤和顯示器三個中斷源尋覓中斷入口的過程：例如：打印機、鍵盤和顯示器三個中斷源尋覓中斷入口的過程：INTR:INTR:SKIP DZ, PRN SKIP DZ, PRN ；假設(shè)打印機；假設(shè)打印機DONEDONE0 0，跳過下一條指令，跳過下一條指令JMP PRINT JMP PRINT ；轉(zhuǎn)入打印機的中斷效力程序入口；轉(zhuǎn)入打印機的中斷效力程

33、序入口PRINTPRINTSKIP DZ, KEY SKIP DZ, KEY ；測試鍵盤的；測試鍵盤的DONEDONE0 0？JMP KEYBORD JMP KEYBORD ；轉(zhuǎn)入鍵盤的中斷效力程序入口；轉(zhuǎn)入鍵盤的中斷效力程序入口KEYBORDKEYBORDSKIP DN, MNT SKIP DN, MNT ；測試顯示器的；測試顯示器的DONEDONE1 1？JMP ERROR JMP ERROR ；一切中斷源均沒有懇求中斷效力；一切中斷源均沒有懇求中斷效力JMP MONITOR JMP MONITOR ；轉(zhuǎn)顯示器的中斷效力程序入口；轉(zhuǎn)顯示器的中斷效力程序入口MONITORMONITORPRI

34、NT: PRINT: ；打印機中斷效力程序；打印機中斷效力程序RNTI RNTI ；前往到中斷點；前往到中斷點KEYBORD: KEYBORD: ；鍵盤輸入的中斷效力程序；鍵盤輸入的中斷效力程序RNTI RNTI ；前往到中斷點；前往到中斷點MONITOR: MONITOR: ；顯示器輸出的中斷效力程序；顯示器輸出的中斷效力程序RNTI RNTI ；前往到中斷點；前往到中斷點ERROR: ERROR: ；出錯處置程序；出錯處置程序RNTI RNTI ；前往到中斷點；前往到中斷點 2.2.軟件排隊鏈法軟件排隊鏈法設(shè)置一個中斷懇求存放器，每個中斷源在其中中占據(jù)一位，并設(shè)置一個中斷懇求存放器，每個中

35、斷源在其中中占據(jù)一位，并且按照中斷的優(yōu)先級從高位到低的順序陳列。且按照中斷的優(yōu)先級從高位到低的順序陳列。一切中斷源運用同一條公共的中斷懇求線，進入公共中斷源效一切中斷源運用同一條公共的中斷懇求線，進入公共中斷源效力程序入口，其過程與查詢法一樣。力程序入口，其過程與查詢法一樣。在公共中斷效力程序入口，用一條特殊指令讀出中斷懇求存放在公共中斷效力程序入口，用一條特殊指令讀出中斷懇求存放器中的內(nèi)容，并根據(jù)讀出的內(nèi)容直接進入中斷效力程序。器中的內(nèi)容，并根據(jù)讀出的內(nèi)容直接進入中斷效力程序。 節(jié)省了用軟件逐個尋覓中斷源的時間。節(jié)省了用軟件逐個尋覓中斷源的時間。一個簡單的程序例子：一個簡單的程序例子： IN

36、TA R1 ; INTA R1 ;中斷懇求存放器中的內(nèi)容讀入中斷懇求存放器中的內(nèi)容讀入R1R1 SBT R1 SBT R1，R2 ;R2 ;找到發(fā)出懇求的最高級中斷源找到發(fā)出懇求的最高級中斷源 JMP TAB(R2) ; JMP TAB(R2) ;轉(zhuǎn)向中斷效力程序入口轉(zhuǎn)向中斷效力程序入口TAB: DEV1 ;TAB: DEV1 ;最高級中斷效力程序入口地址最高級中斷效力程序入口地址DEV2 ;DEV2 ;第二級中斷效力程序入口地址第二級中斷效力程序入口地址DENn ;DENn ;最低級中斷效力程序入口地址最低級中斷效力程序入口地址3.3.硬件排隊鏈法硬件排隊鏈法用硬件排隊器和編碼器，在一切懇求

37、中斷效力的中斷源中，找用硬件排隊器和編碼器，在一切懇求中斷效力的中斷源中，找出具有最高優(yōu)先級的中斷源。出具有最高優(yōu)先級的中斷源。設(shè)置一個中斷懇求存放器，每個中斷源在其中中占據(jù)一位。設(shè)置一個中斷懇求存放器，每個中斷源在其中中占據(jù)一位。一切中斷源運用同一條公共的中斷懇求線，進入公共中斷源效一切中斷源運用同一條公共的中斷懇求線，進入公共中斷源效力程序入口。力程序入口。轉(zhuǎn)入公共的中斷效力程序后，用一條特殊指令直接讀到一切懇轉(zhuǎn)入公共的中斷效力程序后，用一條特殊指令直接讀到一切懇求中斷效力的中斷源中，具有最高優(yōu)先級的中斷源編號求中斷效力的中斷源中，具有最高優(yōu)先級的中斷源編號特點：識別中斷源的速度更快特點：

38、識別中斷源的速度更快一個簡單的程序例子：一個簡單的程序例子：INTA R1 ;INTA R1 ;發(fā)出懇求的最高級中斷源送發(fā)出懇求的最高級中斷源送R1R1JMP VTAB(R1);JMP VTAB(R1);轉(zhuǎn)向中斷源的中斷效力程序入口轉(zhuǎn)向中斷源的中斷效力程序入口TAB:TAB: DEV1 ;DEV1 ;最高級中斷效力程序入口地址最高級中斷效力程序入口地址DEV2 ;DEV2 ;第二級中斷效力程序入口地址第二級中斷效力程序入口地址 DENn ;DENn ;最低級中斷效力程序入口地址最低級中斷效力程序入口地址CPUCPU 中斷呼應(yīng)中斷呼應(yīng)中斷源中斷源1 1中斷源中斷源2 2中斷源中斷源n n或或IO

39、PIOP 中斷懇求中斷懇求 設(shè)備號或中斷向量號設(shè)備號或中斷向量號識別中斷源的串行排隊鏈法識別中斷源的串行排隊鏈法41 硬件排隊器和編碼器硬件排隊器和編碼器 I1 I0中斷源編碼器中斷源編碼器D0D0的中斷懇求的中斷懇求D1D1的中斷懇求的中斷懇求D0D0 的排隊器的排隊器D1D1 的排隊器的排隊器D2D2 的排隊器的排隊器 D3 D3 的排隊器的排隊器中斷呼應(yīng)中斷呼應(yīng) 中斷源中斷源 D0D0 的懇求的懇求中斷源中斷源 D1D1 的懇求的懇求中斷源中斷源 D2D2 的懇求的懇求中斷源中斷源 D3D3 的懇求的懇求四個中斷源的中斷排隊器和編碼器四個中斷源的中斷排隊器和編碼器4.4.中斷向量法中斷向

40、量法在主存儲器的固定區(qū)域中開辟出一個公用的中斷向量區(qū)。在主存儲器的固定區(qū)域中開辟出一個公用的中斷向量區(qū)。用硬件排隊器和編碼器在一切懇求中斷效力的中斷源中，產(chǎn)生用硬件排隊器和編碼器在一切懇求中斷效力的中斷源中，產(chǎn)生具有最高優(yōu)先級的中斷源編號。具有最高優(yōu)先級的中斷源編號。隱含執(zhí)行上面方法中的兩條識別中斷源的指令，直接經(jīng)過硬件隱含執(zhí)行上面方法中的兩條識別中斷源的指令，直接經(jīng)過硬件轉(zhuǎn)向這個中斷源的中斷效力程序入口。轉(zhuǎn)向這個中斷源的中斷效力程序入口。上面的2、3、4三種識別中斷源的方法都屬于串行排隊鏈法。串行排隊鏈法的優(yōu)點：識別中斷源的速度比較快，特別是中斷向量法。實現(xiàn)比較簡單，中斷源與處置機的連線很少

41、串行排隊鏈法的缺陷：靈敏性比較差，中斷優(yōu)先級是由硬件固定?？煽啃员容^差，由于排隊鏈串行分布在各個中斷源中。5.5.獨立懇求法獨立懇求法各個中斷源運用本人獨立的中斷懇求線。各個中斷源運用本人獨立的中斷懇求線。假好像時有多個中斷源懇求中斷效力，經(jīng)過仲裁線路立刻選擇假好像時有多個中斷源懇求中斷效力，經(jīng)過仲裁線路立刻選擇具有最高優(yōu)先級的中斷源，并向它發(fā)出中斷呼應(yīng)信號具有最高優(yōu)先級的中斷源，并向它發(fā)出中斷呼應(yīng)信號INITINIT，處置機就可以立刻轉(zhuǎn)入這個中斷源的中斷效力程序。處置機就可以立刻轉(zhuǎn)入這個中斷源的中斷效力程序。獨立懇求法實踐上是把分布在各個中斷源內(nèi)的串行排隊器都集獨立懇求法實踐上是把分布在各個

42、中斷源內(nèi)的串行排隊器都集中四處置機中，從而抑制了串行排隊鏈法可靠性差的缺陷，中四處置機中，從而抑制了串行排隊鏈法可靠性差的缺陷，但靈敏性差的缺陷依然存在。但靈敏性差的缺陷依然存在。識別中斷源的獨立懇求法識別中斷源的獨立懇求法中斷源中斷源1 1中斷源中斷源2 2中斷源中斷源n nCPUCPU或或IOPIOP 中斷懇求中斷懇求INIR1INIR1 中斷呼應(yīng)中斷呼應(yīng)INIT1INIT1 中斷懇求中斷懇求INIR2INIR2 中斷呼應(yīng)中斷呼應(yīng)INIT2INIT2 中斷懇求中斷懇求INIRnINIRn 中斷呼應(yīng)中斷呼應(yīng)INITnINITn識別中斷源的獨立懇求法識別中斷源的分組獨立懇求法識別中斷源的分組獨

43、立懇求法把獨立懇求法與串行排隊鏈法結(jié)合起來。把獨立懇求法與串行排隊鏈法結(jié)合起來。中斷源分組：組內(nèi)采用串行排隊鏈法，中斷源分組：組內(nèi)采用串行排隊鏈法， 組間采用獨立懇求法。組間采用獨立懇求法。 中斷呼應(yīng)中斷呼應(yīng)中斷源中斷源1111中斷源中斷源1212中斷源中斷源1n1nCPUCPU或或 中斷懇求中斷懇求 IOPIOP 中斷呼應(yīng)中斷呼應(yīng)中斷源中斷源P1P1中斷源中斷源P2P2中斷源中斷源PnPn 中斷懇求中斷懇求識別中斷源的分組獨立懇求法識別中斷源的分組獨立懇求法4.2.4 4.2.4 中斷現(xiàn)場的保管和恢復(fù)中斷現(xiàn)場的保管和恢復(fù)(1)程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC，必需由硬件來完成保管，必需由硬件來完成保

44、管(2)處置機形狀字、堆棧指針、基址存放器、中斷屏蔽處置機形狀字、堆棧指針、基址存放器、中斷屏蔽碼等碼等 保管與恢復(fù)方法有：主存固定區(qū)域，壓入系統(tǒng)堆棧、保管與恢復(fù)方法有：主存固定區(qū)域，壓入系統(tǒng)堆棧、交換處置機形狀字。也可以采用軟件在中斷效力程交換處置機形狀字。也可以采用軟件在中斷效力程序中保管和恢復(fù)。序中保管和恢復(fù)。(3)軟件現(xiàn)場：指在中斷效力程序中被破壞的通用存放軟件現(xiàn)場：指在中斷效力程序中被破壞的通用存放器。普通采用軟件來保管和恢復(fù)現(xiàn)場，指令系統(tǒng)給器。普通采用軟件來保管和恢復(fù)現(xiàn)場，指令系統(tǒng)給予適當支持。也有些處置機采用硬件來保管軟件現(xiàn)予適當支持。也有些處置機采用硬件來保管軟件現(xiàn)場，如場，如

45、Sparc處置機。處置機。4.2.5 4.2.5 中斷屏蔽中斷屏蔽設(shè)置中斷屏蔽有三個用途：(1)在中斷優(yōu)先級由硬件確定了的情況下，改動中斷源的中斷效力順序。(2)決議設(shè)備能否采用中斷方式任務(wù)。(3)在多處置機系統(tǒng)中，把外圍設(shè)備的效力任務(wù)分配到不同的處置機中。中斷屏蔽的實現(xiàn)方法主要有兩種：方法一：每級中斷源設(shè)置一個中斷屏蔽位。方法二：改動處置機優(yōu)先級例例4.34.3：有四個中斷源：有四個中斷源D1D1、D2D2、D3D3和和D4D4，它們的中斷，它們的中斷優(yōu)先級從高到低分別是優(yōu)先級從高到低分別是1 1級、級、2 2級、級、3 3級和級和4 4級。這些級。這些中斷源的正常中斷屏蔽碼和改動后的中斷屏

46、蔽碼見中斷源的正常中斷屏蔽碼和改動后的中斷屏蔽碼見下表。每個中斷源一位，共下表。每個中斷源一位，共4 4位屏蔽碼。位屏蔽碼。中斷源稱號中斷源稱號 中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級正常中斷屏蔽碼正常中斷屏蔽碼D1 D2 D3 D4改動后的中斷屏蔽碼改動后的中斷屏蔽碼D1 D2 D3 D4D1D1D2D2D3D3D4D41 12 23 34 41 1 1 11 1 1 10 1 1 10 1 1 10 0 1 10 0 1 10 0 0 10 0 0 11 0 0 01 0 0 01 1 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 01 1 1 11 1 1 1解：解：假設(shè)假設(shè)4 4個中斷源都運用正常的中斷

47、屏蔽碼，處置機的個中斷源都運用正常的中斷屏蔽碼，處置機的中斷效力順序?qū)绤柊凑罩袛嘣吹闹袛鄡?yōu)先級進展。中斷效力順序?qū)绤柊凑罩袛嘣吹闹袛鄡?yōu)先級進展。假設(shè)改動中斷屏蔽碼，當假設(shè)改動中斷屏蔽碼，當D1D1、D2D2、D3D3和和D4D4這這4 4個中斷個中斷源同時懇求中斷效力時，處置機實踐為各個中斷源源同時懇求中斷效力時，處置機實踐為各個中斷源效力的先后次序就會改動。效力的先后次序就會改動。處置機呼應(yīng)的順序是處置機呼應(yīng)的順序是D1D1、D2D2、D3D3、D4D4實踐效力的順序是實踐效力的順序是D4D4、D3D3、D2D2、D1D1中中斷斷請請求求 主主程程序序 中中斷斷服服務(wù)務(wù)程程序序 D D1

48、 1 D D2 2 D D3 3 D D4 4D D1 1, ,D D2 2, ,D D3 3, ,D D4 4時時間間 t t方法二：改動處置機優(yōu)先級方法二：改動處置機優(yōu)先級例例4.44.4：某處置機共有：某處置機共有4 4個中斷源個中斷源D1D1、D2D2、D3D3和和D4D4，它，它們的硬件中斷優(yōu)先級從低到高分別為們的硬件中斷優(yōu)先級從低到高分別為1 1級、級、2 2級、級、3 3級級和和4 4級。處置機本身的優(yōu)先級最低，為級。處置機本身的優(yōu)先級最低，為0 0級。在中斷級。在中斷源源D1D1、D2D2、D3D3、D4D4的中斷向量中，程序員為它們設(shè)的中斷向量中，程序員為它們設(shè)置的優(yōu)先級分別

49、為置的優(yōu)先級分別為4 4級、級、3 3級、級、2 2級、級、1 1級。級。解：在處置機形狀字中設(shè)置解：在處置機形狀字中設(shè)置3 3個中斷屏蔽位。個中斷屏蔽位。 000 000為處置機本身的優(yōu)先級，為處置機本身的優(yōu)先級， 001 001100100分別表示分別表示4 4個中斷源的中斷優(yōu)先級。個中斷源的中斷優(yōu)先級。 當當4 4個中斷源同時懇求中斷效力時，個中斷源同時懇求中斷效力時，解：處置機實踐完成中斷效力的過程解：處置機實踐完成中斷效力的過程 是是 D3、D2、D4、D1 中斷懇求中斷懇求 主程序主程序 中斷效力程序中斷效力程序 D D4 4 D D3 3 D D2 2 D D1 1 D1 D1

50、,D2,D3,D4,D2,D3,D4 時間時間t t兩種方法的差別有：兩種方法的差別有：(1)(1)兩者運用的概念不同。兩者運用的概念不同。 前者運用中斷屏蔽，前者運用中斷屏蔽， 后者運用中斷優(yōu)先級。后者運用中斷優(yōu)先級。(2)(2)需求屏蔽碼的位數(shù)不同。需求屏蔽碼的位數(shù)不同。 前者所需求的屏蔽位數(shù)比較多，前者所需求的屏蔽位數(shù)比較多， n n：log2nlog2n(3)(3)可屏蔽的中斷源數(shù)量和種類不同?？善帘蔚闹袛嘣磾?shù)量和種類不同。 前者可以恣意屏蔽掉一個或幾個中斷源，前者可以恣意屏蔽掉一個或幾個中斷源， 后者只能屏蔽掉比某一個優(yōu)先級低的中斷源。后者只能屏蔽掉比某一個優(yōu)先級低的中斷源。4.3

51、4.3 通道處置機通道處置機把外圍設(shè)備的管理任務(wù)從把外圍設(shè)備的管理任務(wù)從CPU中分別出來中分別出來主要用于主要用于IBM公司研制的機器中公司研制的機器中 4.3.1 通道的作用和功能通道的作用和功能 4.3.2 通道的任務(wù)過程通道的任務(wù)過程 4.3.3 通道的種類通道的種類 4.3.4 通道中的數(shù)據(jù)傳送過程通道中的數(shù)據(jù)傳送過程 4.3.5 通道流量分析通道流量分析處置機與外部設(shè)備的銜接方式處置機與外部設(shè)備的銜接方式(1) (1) 直接銜接直接銜接(2) (2) 通道處置機通道處置機(3) (3) 輸入輸出處置機輸入輸出處置機 處置機處置機設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備處置機處置機設(shè)備設(shè)備通道通道設(shè)備

52、設(shè)備通道通道設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備4.3.1 4.3.1 通道的作用和功能通道的作用和功能1. 1. 三種根本輸入輸出方式存在的問題：三種根本輸入輸出方式存在的問題： CPU CPU的輸入輸出負擔很重，不能專心用于用戶程序的計算任務(wù)。的輸入輸出負擔很重，不能專心用于用戶程序的計算任務(wù)。低速外圍設(shè)備，每傳送每個字符都由低速外圍設(shè)備，每傳送每個字符都由CPUCPU執(zhí)行一段程序來完成。執(zhí)行一段程序來完成。高速外圍設(shè)備的初始化、前處置和后處置等任務(wù)需求高速外圍設(shè)備的初始化、前處置和后處置等任務(wù)需求CPUCPU來完來完成。成。大型機中的外圍設(shè)備臺數(shù)很多，但普通并不同時任務(wù)。讓大型機中的外圍設(shè)備臺數(shù)很多，但普通

53、并不同時任務(wù)。讓DMADMA控制器能被多臺設(shè)備共享，提高硬件的利用率?？刂破髂鼙欢嗯_設(shè)備共享，提高硬件的利用率。2. 2. 通道的主要功能：通道的主要功能：接受接受CPUCPU發(fā)來的指令，選擇一臺指定的外圍設(shè)備與通道相銜接。發(fā)來的指令，選擇一臺指定的外圍設(shè)備與通道相銜接。執(zhí)行執(zhí)行CPUCPU為通道組織的通道程序。為通道組織的通道程序。管理外圍設(shè)備的有關(guān)地址。管理外圍設(shè)備的有關(guān)地址。管理主存緩沖區(qū)的地址。管理主存緩沖區(qū)的地址?？刂仆鈬O(shè)備與主存緩沖區(qū)之間數(shù)據(jù)交換的個數(shù)。控制外圍設(shè)備與主存緩沖區(qū)之間數(shù)據(jù)交換的個數(shù)。指定傳送任務(wù)終了時要進展的操作。指定傳送任務(wù)終了時要進展的操作。檢查外圍設(shè)備的任務(wù)形

54、狀，是正?；蛉秉c。檢查外圍設(shè)備的任務(wù)形狀，是正?；蛉秉c。在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成必要的格式變換。在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成必要的格式變換。4.3.2 4.3.2 通道的任務(wù)過程通道的任務(wù)過程通道完成一次數(shù)據(jù)輸入輸出的過程分為三步：在用戶程序中運用訪管指令進入管理程序，由CPU經(jīng)過管理程序組織一個通道程序，并啟動通道。通道處置機執(zhí)行通道程序，完成指定的數(shù)據(jù)輸入輸出任務(wù)。通道程序終了后再次調(diào)用管理程序進展處置。每完成一次輸入輸出任務(wù)，CPU只需求兩次調(diào)用管理程序。通道的任務(wù)過程通道的任務(wù)過程 時時間間t 請請求求輸輸入入輸輸出出 響響應(yīng)應(yīng)I/O 訪訪管管指指令令 中中斷斷請請求求CPU運運行行用用戶戶程程序

55、序CPU運運行行管管理理程程序序 編編制制通通道道程程序序 登登記記或或處處理理 啟啟動動I/O通通道道通通道道運運行行存存放放在在主主存存中中的的通通道道程程序序 組組織織I/O操操作作 向向CPU發(fā)發(fā)中中斷斷請請求求通通道道程程序序、管管理理程程序序和和用用戶戶程程序序的的執(zhí)執(zhí)行行時時間間關(guān)關(guān)系系用用戶戶程程序序管管理理程程序序通通道道程程序序 入入口口 廣廣義義 訪訪管管入入口口通通道道程程序序 通通道道程程序序指指令令 OC設(shè)設(shè)備備號號 和和 OC交交換換長長度度 參參數(shù)數(shù) OC主主存存起起始始地地址址置置通通道道地地址址字字 返返回回啟啟動動I/O 斷斷開開通通道道指指令令中中斷斷處

56、處理理程程序序 I/O中中斷斷請請求求I/O中中斷斷響響應(yīng)應(yīng)I/O中中斷斷返返回回通通道道完完成成一一次次數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳輸輸?shù)牡闹髦饕^過程程 啟啟動動輸輸入入輸輸出出設(shè)設(shè)備備指指令令 選選取取通通道道 斷斷開開？ 形形成成條條件件碼碼，結(jié)結(jié)束束。 否否 忙忙？ 形形成成條條件件碼碼，結(jié)結(jié)束束。 否否 選選取取子子通通道道 斷斷開開？ 形形成成條條件件碼碼，結(jié)結(jié)束束。 否否 忙忙？ 形形成成條條件件碼碼，結(jié)結(jié)束束。 否否 是是是是是是是是選選取取通通道道指指令令 有有錯錯？ 形形成成條條件件碼碼，存存通通道道狀狀態(tài)態(tài)字字，結(jié)結(jié)束束。 否否 選選擇擇控控制制器器設(shè)設(shè)備備 斷斷開開？ 形形成成條條

57、件件碼碼，結(jié)結(jié)束束。 否否 發(fā)發(fā)啟啟動動命命令令 全全 0 0 狀狀態(tài)態(tài)？ 設(shè)設(shè)備備回回答答的的狀狀態(tài)態(tài)字字節(jié)節(jié)為為全全 0 0，啟啟動動成成功功，形形成成條條件件碼碼。 否否 通通道道結(jié)結(jié)束束？ 雖雖然然設(shè)設(shè)備備回回答答的的狀狀態(tài)態(tài)字字節(jié)節(jié)非非全全 0 0，但但是是通通道道指指令令是是 屬屬于于輔輔助助性性操操作作，亦亦為為啟啟動動成成功功。形形成成條條件件碼碼。 存存在在中中斷斷？ 設(shè)設(shè)備備回回答答的的狀狀態(tài)態(tài)字字節(jié)節(jié)為為全全 0 0，啟啟動動成成功功，形形成成條條件件碼碼。 否否 形形成成條條件件碼碼, ,啟啟動動不不成成功功，結(jié)結(jié)束束。 是 是 是 是 是 4.3.3 4.3.3 通道

58、種類通道種類 字字 節(jié)節(jié) 多多 路路 通通 道道 通通 道道 總總 線線 CPU 設(shè)設(shè) 備備 控控 制制 器器 設(shè)設(shè) 備備 控控 制制 器器 設(shè)設(shè) 備備 設(shè)設(shè) 備備 設(shè)設(shè) 備備 選選 擇擇 通通 道道 通通 道道 總總 線線 主主 存存 磁磁 盤盤 控控 制制 器器 磁磁 表表 面面 控控 制制 器器 磁磁 盤盤 磁磁 盤盤 磁磁 帶帶 數(shù)數(shù) 組組 多多 路路 通通 道道 通通 道道 總總 線線 內(nèi)內(nèi) 部部 總總 線線 磁磁 盤盤 控控 制制 器器 磁磁 帶帶 控控 制制 器器 磁磁 盤盤 磁磁 盤盤 磁磁 帶帶 三三 種種 類類 型型 的的 通通 道道 與與 CPU、 設(shè)設(shè) 備備 控控 制制

59、 器器 和和 外外 圍圍 設(shè)設(shè) 備備 的的 連連 接接 關(guān)關(guān) 系系 1. 1. 字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道為多臺低中速的外圍設(shè)備效力為多臺低中速的外圍設(shè)備效力有多個子通道，每個子通道銜接一個控制器有多個子通道，每個子通道銜接一個控制器至至主主存存儲儲器器字字節(jié)節(jié)多多路路通通道道數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖通通道道控控制制子子通通道道 1子子通通道道 2子子通通道道 3字字節(jié)節(jié)緩緩沖沖狀狀態(tài)態(tài)/控控制制固固定定地地址址字字節(jié)節(jié)多多路路通通道道的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)2. 2. 選擇通道選擇通道為高速外圍設(shè)備效力為高速外圍設(shè)備效力只需一個以成組方式任務(wù)的子通道只需一個以成組方式任務(wù)的子通道 至至主主存存儲儲器器通通道道控控

60、制制部部分分數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)緩緩沖沖狀狀態(tài)態(tài)/控控制制 字字數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù)主主存存地地址址格格式式變變換換 字字節(jié)節(jié)字字節(jié)節(jié)計計數(shù)數(shù) 至至設(shè)設(shè)備備控控制制器器設(shè)設(shè)備備地地址址 選選擇擇通通道道的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)3. 3. 數(shù)組多路通道數(shù)組多路通道字節(jié)多路通道和選擇通道的結(jié)合。字節(jié)多路通道和選擇通道的結(jié)合。每次為一臺高速設(shè)備傳送一個數(shù)據(jù)塊，并輪番為多臺外圍設(shè)備每次為一臺高速設(shè)備傳送一個數(shù)據(jù)塊，并輪番為多臺外圍設(shè)備效力。效力。從磁盤存儲器讀出文件的的過程分為三步：從磁盤存儲器讀出文件的的過程分為三步： 定位、找扇區(qū)、讀出數(shù)據(jù)定位、找扇區(qū)、讀出數(shù)據(jù)數(shù)組多路通道的實踐任務(wù)方式是：數(shù)組多路通道的實踐任務(wù)方式是：在為一臺高