第八章 输入输出系统2015年.ppt

;输 入 输 出 系 统;8 .1 外围设备的速度分级与信息交换方式;;1.速度极慢或简单的外围设备;2.慢速或中速的外围设备;3.高速的外围设备;8.1.2　信息交换方式;8.1.2　信息交换方式;8.2 程序查询方式;2. 程序查询 方式流程图;②;8.2 程序查询方式;8.2 程序查询方式;8.2 程序查询方式;8.3 程序中断方式;8.3.1中断的概念、功能??;8.3 程序中断方式;8.3.1中断的概念、功能;8.3.1中断的概念、功能;中断处理过程流程图;;;8.3.2程序中断方式的基本接口;8.3.2程序中断方式的基本接口;8.3.3单级中断;8.3.3单级中断;2.单级中断源的识别;2.单级中断源判优识别逻辑电路;3.中断向量的产生;3.中断向量的产生;8.3.4 多级中断;1.多级中断的概念;1.多级中断的概念;1.多级中断的概念;1.多级中断的概念;;2.多级中断源的识别;独立请求方式的优先级排队逻辑;2.多级中断源的识别;;;;;;例题;;;8.3.5 中断控制器;;;8.3.6 Pentium 中断机制;;;;8.4 DMA方式;;DMA传送需要执行的一些基本操作: (1)从外围设备发出DMA请求； (2)CPU响应请求，把CPU工作改成DMA操作方式，DMA控制器从CPU接管总线的控制； (3)由DMA控制器对内存寻址，即决定数据传送的内存单元地址及数据传送个数的计数，并执行数据传送的操作； (4)向CPU报告DMA操作的结束。 注意 在DMA方式中，一批数据传送前的准备工作，以及传送结束后的处理工作，均由管理程序承担，而DMA控制器仅负责数据传送的工作。;8.4.2　DMA传送方式　;;2.周期挪用 当I/O设备没有DMA请求时，CPU按程序要求访问内存；一旦I/O设备有DMA请求，则由I/O设备挪用一个或几个内存周期。I/O设备要求DMA传送时可能遇到两种情况： (1)此时CPU不需要访内. I/O设备挪用一二个内存周期对CPU执行程序没有任何影响。 ;(2) I/O设备要求访内时CPU也要求访内. 在这种情况下I/O设备访内优先，因为I/O访内有时间要求，前一个I/O数据必须在下一个访内请求到来之前存取完毕。 这种传送方式的时间图如下： ;;;; 这种方式不需要总线使用权的申请、建立和归还过程，总线使用权是通过C1和C2分时制的。对于总线，好比是用C1，C2控制的一个多路转换器，这种总线控制权的转移几乎不需要什么时间，所以对DMA传送来讲效率是很高的。 这种传送方式又称为“透明的DMA”方式，在透明的DMA方式下工作，CPU既不停止主程序的运行，也不进入等待状态，是一种高效率的工作方式。当然，相应的硬件逻辑也就更加复杂。;8.4.3　DMA数据传送过程;8.4.3　DMA数据传送过程;8.4.3　DMA数据传送过程;DMA数据传送过程;8.4.4　基本的DMA控制器;1.DMA控制器的基本组成框图;8.4.5 选择型和多路型DMA控制器;1.选择型DMA控制器;2.多路型DMA控制器;2.多路型DMA控制器;多路型DMA控制器;;; 由图看出，T1间隔中控制器首先为打印机服务，因为此时只有打印机有请求。 T2间隔前沿磁盘、磁带同时有请求，首先为优先权高的磁盘服务，然后为磁带服务，每次服务传送一个字节。 在120μs时间阶段中，为打印机服务只有一次(T1)，为磁盘服务四次(T2，T4，T6，T7)，为磁带服务三次(T3，T5，T8)。从图上看到，在这种情况下DMA尚有空闲时间，说明控制器还可以容纳更多设备。 ;例4:一个DMA接口可采用周期窃取方式把字符传送到存储器，它支持的最大批量为400个字节。若存取周期为100ns，每处理一次中断为5us，现有的字符设备的传输率为9600bps。假设字符之间的传输是无间隙的，若忽略预处理所需要的时间，试问采用DMA方式每秒因数据传送需要占用处理器多少时间？如果完全采用中断方式，又需要占用处理器多少时间？;解：根据字符设备的传输率为9600bps， 则每秒能传输： 9600/8 =1200B (1200个字符)； 1.若采用DMA方式，传送1200个字符共需要1200个存取周期，每传送400个字符需要中断处理一次，因此每秒需要占用的时间为： 0.1us×1200+5us×(1200/400)=135us. 2.若采用中断方式，每传送一个字符需要申请一次中断处理，因此每秒需要占用的时间为： 5us×1200=6000us;例5：假设磁盘采用DMA方式与