《輸入輸出和中斷》課件

THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR輸入輸出和中斷目CONTENTS輸入輸出概述中斷技術(shù)輸入輸出設(shè)備管理中斷處理程序設(shè)計(jì)輸入輸出和中斷的應(yīng)用錄01輸入輸出概述輸入輸出01輸入輸出是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸過程。輸入是指外部設(shè)備向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，而輸出是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向外部設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。輸入輸出設(shè)備02輸入輸出設(shè)備是指與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接的外部設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)輸入輸出操作。常見的輸入輸出設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機(jī)等。輸入輸出接口03輸入輸出接口是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備之間的連接器，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制信號(hào)的傳遞。常見的輸入輸出接口包括USB、HDMI、VGA等。輸入輸出的定義輸入輸出設(shè)備分類輸入設(shè)備輸入設(shè)備是指用于向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的外部設(shè)備。常見的輸入設(shè)備包括鍵盤、鼠標(biāo)、掃描儀、攝像頭等。輸出設(shè)備輸出設(shè)備是指用于將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備的設(shè)備。常見的輸出設(shè)備包括顯示器、打印機(jī)、音響等。USB接口USB接口是一種常見的輸入輸出接口，支持熱插拔和即插即用功能，可以連接多種類型的設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤、打印機(jī)等。HDMI接口HDMI接口是一種高清多媒體接口，支持音頻和視頻信號(hào)的傳輸，常用于連接顯示器和電視等設(shè)備。VGA接口VGA接口是一種模擬信號(hào)接口，常用于連接顯示器和其他視頻設(shè)備，支持分辨率和刷新率的調(diào)整。輸入輸出接口類型01中斷技術(shù)中斷的基本概念中斷是一種硬件或軟件事件，它能夠打斷正在執(zhí)行的程序，并將其轉(zhuǎn)移到中斷處理程序。中斷是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中非常重要的技術(shù)，它使得CPU能夠響應(yīng)各種事件，如硬件設(shè)備狀態(tài)變化、軟件異常等。中斷可以異步發(fā)生，即不依賴于程序執(zhí)行流程。中斷檢測(cè)當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到中斷并保存當(dāng)前程序的執(zhí)行上下文（如程序計(jì)數(shù)器、寄存器等）。中斷響應(yīng)系統(tǒng)將控制權(quán)轉(zhuǎn)移到中斷處理程序，執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理代碼。中斷返回中斷處理程序執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)恢復(fù)被中斷的程序執(zhí)行。中斷處理過程每個(gè)中斷都有一個(gè)優(yōu)先級(jí)，用于確定中斷的緊急程度和處理順序。中斷優(yōu)先級(jí)每個(gè)中斷都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的向量，指向中斷處理程序的入口地址。中斷向量中斷優(yōu)先級(jí)和向量01輸入輸出設(shè)備管理設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序01設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，用于控制和管理硬件設(shè)備。02設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的接口，使得應(yīng)用程序可以通過操作系統(tǒng)來訪問和控制設(shè)備。03設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要針對(duì)不同的設(shè)備進(jìn)行編寫和優(yōu)化，以確保設(shè)備的正常工作和高效運(yùn)行。04設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要處理設(shè)備的硬件細(xì)節(jié)，例如設(shè)備的寄存器、內(nèi)存和中斷等。010204設(shè)備I/O操作輸入輸出操作是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。輸入操作是指從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理。輸出操作是指將數(shù)據(jù)從計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備進(jìn)行顯示或存儲(chǔ)。設(shè)備I/O操作可以通過不同的方式進(jìn)行，例如輪詢、中斷和直接內(nèi)存訪問等。03設(shè)備獨(dú)立性是指應(yīng)用程序在訪問外部設(shè)備時(shí)，不依賴于設(shè)備的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。通過使用操作系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)接口，應(yīng)用程序可以訪問不同類型的設(shè)備，而不需要修改代碼。設(shè)備獨(dú)立性有助于提高應(yīng)用程序的可移植性和可維護(hù)性，減少因設(shè)備更換或升級(jí)而導(dǎo)致的代碼修改工作量。010203設(shè)備獨(dú)立性01中斷處理程序設(shè)計(jì)中斷處理程序中斷處理程序是操作系統(tǒng)中用于響應(yīng)中斷的程序，它負(fù)責(zé)在發(fā)生中斷時(shí)執(zhí)行相應(yīng)的操作，如保存寄存器信息、執(zhí)行中斷處理代碼、恢復(fù)寄存器信息等。02中斷處理程序通常由匯編語言或C語言編寫，并被鏈接到操作系統(tǒng)的內(nèi)核中。03中斷處理程序的設(shè)計(jì)需要考慮中斷的來源、優(yōu)先級(jí)、處理方式等因素，以確保系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地響應(yīng)中斷。01中斷優(yōu)先級(jí)是指中斷處理程序的執(zhí)行優(yōu)先級(jí)。在多個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)，CPU會(huì)根據(jù)中斷優(yōu)先級(jí)的高低來決定先處理哪個(gè)中斷。中斷優(yōu)先級(jí)分為靜態(tài)優(yōu)先級(jí)和動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)。靜態(tài)優(yōu)先級(jí)是在中斷控制器中固定設(shè)置的，而動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)則可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)改變。中斷屏蔽是指禁止某些中斷發(fā)生的功能。通過設(shè)置中斷屏蔽位，可以禁止某些中斷源向CPU發(fā)送中斷請(qǐng)求。中斷屏蔽與優(yōu)先級(jí)快速響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高資源共享避免死鎖中斷處理程序的設(shè)計(jì)原則對(duì)于優(yōu)先級(jí)高的中斷，應(yīng)該優(yōu)先處理，以免影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性。多個(gè)中斷處理程序可能會(huì)共享一些資源，如內(nèi)存、外設(shè)等。在設(shè)計(jì)中斷處理程序時(shí)，需要考慮資源的合理分配和共享。在設(shè)計(jì)中斷處理程序時(shí)，需要避免死鎖的發(fā)生，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。中斷處理程序應(yīng)該能夠快速響應(yīng)中斷，盡快完成相應(yīng)的處理工作。01輸入輸出和中斷的應(yīng)用任務(wù)調(diào)度通過中斷處理程序，實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠根據(jù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度任務(wù)，確保關(guān)鍵任務(wù)得到及時(shí)處理。資源分配中斷機(jī)制有助于合理分配系統(tǒng)資源，確保高優(yōu)先級(jí)任務(wù)獲得足夠資源，避免資源爭(zhēng)用和死鎖。實(shí)時(shí)性要求在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，輸入輸出和中斷的應(yīng)用確保系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)外部事件或數(shù)據(jù)輸入，并快速輸出結(jié)果。實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的應(yīng)用優(yōu)先級(jí)管理根據(jù)不同任務(wù)的重要性和緊急程度，中斷處理程序可以調(diào)整任務(wù)優(yōu)先級(jí)，確保關(guān)鍵任務(wù)得到優(yōu)先處理。資源共享通過中斷機(jī)制，多任務(wù)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)資源共享，提高資源利用率。任務(wù)切換通過中斷，多任務(wù)系統(tǒng)能夠在不同任務(wù)之間快速切換，提高系統(tǒng)效率和響應(yīng)速度。多任務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)通信中，輸入輸出和中斷的應(yīng)用確保數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地傳輸。數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤處理流量控制當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，中斷機(jī)制能夠及時(shí)處理錯(cuò)誤