《電腦群組成原理》-讀書筆記（八）輸入輸出系統

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外設種類繁多，傳輸速率差別很大。高速的CPU如與這些裝置在時間上同步的方法：

在CPU和外設之間資料傳送時加以定時。

速度極慢或簡單的外設

    CPU只需要接受或者發送資料即可

慢速或者中速的裝置

    可以採用非同步定時的方式

進階外設

    採用同步定時方式

 

CPU對外圍裝置的管理方式有：程式查詢方式、程式中斷方式、DMA方式、通道方式

 

中斷：指CPU暫時中止現行程式，轉去處理隨機發生的緊急事件，處理完後自動返回原程式的功能和技術。中斷系統是電腦實現中斷功能的軟硬體總稱，一般在CPU中設定中斷機構，在外設介面中設定中斷控制器，在軟體上設定相應的中斷服務程式。

 

中斷系統的功能包括：

實現主機和外設的並行工作

處理故障

實現多道程式的分時操作

即時控制

實現人機聯絡

實現多機通訊

 

中斷源：能夠向CPU發出插斷要求的事件

 

中斷的概念、功能：

 

程式查詢方式：是CPU管理I/O裝置的最簡單方式，CPU定期執行裝置服務程式，主動來瞭解裝置的工作狀態。這種方式浪費CPU的寶貴資源。

 

程式中斷方式：是各類電腦中廣泛使用的一種資料交換方式。當某一外設的資料準備就緒後，它“主動”向CPU發出請求訊號。CPU響應插斷要求後，暫停運行主程式，自動轉移到該裝置的中斷服務子程式，為該裝置進行服務，結束時返回主程式。中斷處理過程可以嵌套進行，優先順序高的裝置可以中斷優先順序低的中斷服務程式。

 

DMA方式：直接儲存空間訪問（Direct Memory Address)方式是為了在主儲存空間I/O裝置間高速交換批量資料而設定的。

思想是：通過硬體控制實現主存與I/O裝置間的直接資料傳送，在傳送過程中無需CPU的幹預。資料傳送是在DMA控制器控制下進行的。

方法有三：停止CPU訪問、周期挪用、DMA與CPU交替訪問

 

通道方式：是一種特殊功能的處理機，它有自己的指令和程式專門負責資料輸入輸出的傳輸控制，從而使CPU將“傳輸控制”的功能下放給通道，CPU只負責“資料處理”功能。

在CPU啟動通道後，通道自動地去記憶體取出通道指令並執行指令，直到資料交換過程結束向CPU發出插斷要求，進行通道結束處理工作。

 

外圍裝置的輸入/輸出方式：

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