操作系统输入输出系统PPT课件

内部中断：你正在吃饭，这时碗里的饭没有了，你要去盛饭，盛 了饭回来继续吃，在这里吃饭依然是你目前正在处理的一个程序， 碗里的饭没有了相当于是一个中断，这个中断是由你吃饭引起了， 相当于系统中的标志位溢出；
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4. 向量与非向量中断
中断向量是指向量中断在中断事件在提出 中断请求时，通过硬件向主机提供的中断向 量地址。中断向量由中断源的有关硬件电路 殊功能的处理器，
它能独立地执行通道程序，产生相应的 控制信号，实现对外设的统一管理和外 设与主存间的数据传送。
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但它不是一个独立的处理器，需要
在CPU的I/O指令的指挥下才能启动、停
止和改变工作状态，其运行的程序一般
也放在CPU程序存储空间中。
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4. I/O处理机方式 I/O处理也叫外围处理机，I/O处理机
划出地址给I/O端口，优点类型多，功能 全，缺点使存储器的可用地址空间变小。
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2. I/O独立编址
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输人输出设备的控制 1. 程序控制
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（1）无条件传送方式
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（2）条件控制方式
条件控制方式又称为程序查询方式。 在这种方式中，计算机的主机在与外设 传送信息时需先检查外设的或主机的工 作状态。
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3. 内部中断和外部中断:
外部中断是指外部有中断源时执行相应的中断程序，主要是指 INT0,INT1,通讯中断；内部中断主要是指定时器/计数器中断， 装栈溢出后置位相关特殊寄存器来执行中断；
举一个例子，外部中断：你在吃饭，这时候电话响了，你暂时放 下餐具去接听电话在这里吃饭是你目前正在执行的程序，电话响 了，是一个中断源，他是随机的，不定时发生，接完电话（处理 完中断事件）你回来继续吃，（继续执行中断点没有做处理完的 程序）
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计算机中能引起中断的事件称为中
断源。
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2.简单中断和执行程序中断:
中断是指计算机运行过程中，出现
某些意外情况需主机干预时，机器能自
动停止正在运行的程序并转入处理新情
况的程序；处理完毕后又返回原被暂停
的程序继续运行。执行中断是指处理机
响应当前的中断请求，并调用与之对应
的中断进程或程序来处理当前中断。
(3) 设备驱动程序，与硬件直接相关，用于具体实现系统对设备 发出的操作指令，驱动I/O设备工作的驱动程序。
(4)中断处理程序，用于保存被中断进程的CPU环境，转入相应的 中断处理程序进行处理，处理完毕再恢复被中断进程的现场后， 返回到被中断的进程。
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2.I/O硬件
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输入输出设备的编址 1. 统一编址:统一编址指从存储空间中
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输入输出系统的组成
输入输出系统由硬件和软件组成。
1. I/O 软 件 :(I) 用户层I/O软件，实现与用户交互的接口，用 户可直接调用该层所提供的、与IO操作有关的库函数对设备进行 操作。
(2) 设备独立性软件，用于实现用户程序与设备驱动器的统接口、 设备命名、设备的保护以及设备的分配与释放等，同时为设备管 理和数据传送提供必要的存储空间。
人输出设备和计算机的主机间的信息匹
配和转换工作。
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计算机的这类介面称为输入输出系
统，简称I/O系统。
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I/O系统由：I/O接口、I/O管理部件和 I/O软件组成。
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6.1 输入输出系统概述 6.2 程序中断方式 6.4 DMA方式
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输入输出系统概述
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I/O系统与总线结构的关系及发展
向量中断和非向量中断的区别在于：前者 是指那些中断服务程序的入口地址是由中断 事件自己提供的中断；后者是指中断事件不 能直接提供中断服务程序入口地址的中断。
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5. 单级中断和多级中断
在单级中断系统中，所有的中断源都属于同一级，所有中断源触发器排成一行， 其优先次序是离CPU越近优先级越高。当响应某一中断请求时，CPU执行该中断源的 中断服务程序，在此过程中，中断服务程序不允许被其他中断源所打断，即使优先 级比它高的中断源也不例外，只有当该中断服务程序执行完毕之后，才能响应其他 中断。
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即外设或主机是否准备好才进行数 据的传送。
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图6-3为条件控制方式程序流程图
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（3）程序中断方式 程序中断方式不需要CPU定期查询外
设是否准备好。
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当外设需要传送信息时，只要主机
给出了允许外设中断请求的命令，任何
时刻外设都可提出中断请求。
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当无外设中中断时，主机就运行主 程序。
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当外设准备好需要与主机传送数据
时，它可通过I/O接口给CPU发出中断请
求信号。
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CPU响应中断请求，暂停正在执行的 程序，转而执行I/O操作程序，完成数据 的传送。
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2. 直接存取方式（DMA） DMA方式中，由于主存与I/O设备间设
计了一条数据通路，主存与I/O设备交换 信息时，无需处理中断程序，整个外设 与主存进行数据交换的过程完全由DMA硬 件控制。
全权负责I/O和管理外设，实现了CPU执 行用户程序与I/O数据交换的完全的并行 操作，极大地提升了系统的运行速度和 CPU的运行效率。
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程序中断方式
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中断的基本概念
中断是指CPU正在运行程序时，为处 理更重要或更急需处理的事件，暂时停 止当前运行的程序转而去执行事件服务 程序。
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当服务程序执行完毕后再返回去执 行暂被中断的程序的过程。
输入输出系统
主讲：J.H Lau 2019.4
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
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为了实现输入输出设备与计算机主 机的信息交换，需要使两者之间实现速 度和电平的匹配。
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在计算机系统中设计了各种形式的
介于主机与外设间的中间介面，完成输
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通道技术。
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外围处理机方式:由若干台处理机辅 助中央处理机工作的外围控制系统。外 围处理机由微处理器芯片、存储器（包 括读写存储器RAM和只读存储器ROM）组 成，有时还包括相应的接口电路。外围 处理机是中央处理机以外的外围处理设 备，受中央处理机的控制，辅助中央处 理机完成一些特定功能。
早期的I/O设备的种类较少，计算机
的结构是以CPU为中心的。I/O设备与主
存的信息交换都需通过CPU。
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总线信息交换方式。总线结构中的 I/O设备是通过接口，透过总线与CPU或 主存交换信息的。
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中断方式控制主机与外设间的数据传 送。
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DMA（Direct Memory Access）交换 方式。