第二十七講數(shù)據(jù)的傳送控制方式和中斷技術(shù)

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1、第二十七講數(shù)據(jù)的傳送控制方式和中斷技術(shù)【教學章節(jié)】第8章設(shè)備管理8.1引言8.2數(shù)據(jù)傳送控制方式8.3中斷技術(shù)【教學時數(shù)】2學時【教學目的】掌握設(shè)備的類別，設(shè)備管理的功能和任務(wù)。掌握程序直接控制方式，中斷方式，DMA方式，通道控制方式。掌握中斷的基本概念，中斷的分類與優(yōu)先級，軟中斷；理解中斷處理過程?！窘虒W重點】設(shè)備管理的功能和任務(wù)，中斷方式，DMA方式，通道控制方式，中斷的基本概念，中斷的分類與優(yōu)先級，軟中斷?！窘虒W難點】DMA方式，通道控制方式，中斷處理過程?！窘虒W方法與手段】課堂講授（多媒體形式）【教學過程】課堂考勤導入

2、新課復習磁盤的構(gòu)造和基本操作。講授新課設(shè)備管理具有以下功能?外圍設(shè)備中斷處理?緩沖區(qū)管理?外圍設(shè)備的分配??????外圍設(shè)備驅(qū)動調(diào)度?虛擬設(shè)備及其實現(xiàn)8.2數(shù)據(jù)的傳送控制方式I/O系統(tǒng)：I/O設(shè)備及其接口線路、控制部件、通道和管理軟件的總稱。I/O操作：計算機的主存和外圍設(shè)備的介質(zhì)之間的信息傳送操作。按照I/O特性，I/O設(shè)備可以劃分為I/O型和存儲型外圍設(shè)備三類。按照I/O信息交換的單位，I/O設(shè)備可分為字符設(shè)備和塊設(shè)備。輸入型外圍設(shè)備和輸出型外圍設(shè)備一般為字符設(shè)備，與內(nèi)存進行信息交換的單位是字節(jié)。存儲型外圍設(shè)備一般為塊設(shè)備

3、。I/O系統(tǒng)存儲型外圍設(shè)備可以劃分為順序存取存儲設(shè)備和直接存取存儲設(shè)備。215順序存取存儲設(shè)備嚴格依賴信息的物理位置進行定位和讀寫，如磁帶。直接存取存儲設(shè)備的重要特性是存取任何一個物理塊所需的事件幾乎不依賴于此信息的位置，如磁盤。設(shè)備的物理特性差異?數(shù)據(jù)傳輸率?數(shù)據(jù)表示方式?傳輸單位?出錯條件按照I/O控制器功能的強弱，以及和CPU之間聯(lián)系方式的不同，對I/O設(shè)備的控制方式分類，主要差別在于：中央處理器和外圍設(shè)備并行工作的方式不同，并行工作的程度不同。1.詢問方式(1)詢問方式又稱程序直接控制方式，在這種方式下，輸入輸出指令或

4、詢問指令測試一臺設(shè)備的忙閑標志位，決定主存儲器和外圍設(shè)備是否交換一個字符或一個字。詢問方式(3)一旦CPU啟動I/O設(shè)備，便不斷查詢I/O設(shè)備的準備情況，終止原程序的執(zhí)行，浪費CPU時間；I/O準備就緒后，CPU參與數(shù)據(jù)傳送工作，而不能執(zhí)行原程序，CPU和I/O設(shè)備串行工作，使主機不能充分發(fā)揮效率，外圍設(shè)備也不能得到合理使用，整個系統(tǒng)效率很低。2.中斷方式(1)CPU啟動I/O設(shè)備后，不必查詢I/O設(shè)備是否就緒，繼續(xù)執(zhí)行現(xiàn)行程序。直到在啟動指令后的某條指令，響應了I/O中斷請求，CPU才轉(zhuǎn)至I/O中斷處理程序執(zhí)行。中斷方式(2

5、)中斷處理程序中，CPU全程參與數(shù)據(jù)傳輸操作，它從I/O接口讀一個字(字節(jié))并寫入主存，如果I/O設(shè)備上的數(shù)據(jù)尚未傳送完成，轉(zhuǎn)向現(xiàn)行程序再次啟動I/O設(shè)備，重復上述過程；否則，中斷處理程序結(jié)束后，繼續(xù)從K+1條指令執(zhí)行。中斷方式(4)I/O操作直接由CPU控制，每傳送一個字符或字，要發(fā)生一次中斷，仍然消耗大量CPU時間。程序中斷方式I/O，不必忙式查詢I/O準備情況，CPU和I/O設(shè)備可實現(xiàn)部分并行，與程序查詢的串行工作方式相比，使CPU資源得到較充分利用。2153.DMA方式(1)如果I/O設(shè)備能直接與主存交換數(shù)據(jù)而不占用C

6、PU，CPU的利用率還可提高，這就出現(xiàn)了直接存儲器存取DMA方式。DMA方式(2)DMA至少需要以下邏輯部件主存地址寄存器字計數(shù)器數(shù)據(jù)緩沖寄存器或數(shù)據(jù)緩沖區(qū)設(shè)備地址寄存器中斷機制和控制邏輯4.通道方式(1)為獲得CPU和外圍設(shè)備間更高的并行工作能力，也為了讓種類繁多，物理特性各異的外圍設(shè)備能以標準的接口連接到系統(tǒng)中，計算機系統(tǒng)引入了自成獨立體系的通道結(jié)構(gòu)。通道方式(2)通道(輸入輸出處理器)(1)能完成主存和外圍設(shè)備間的信息傳送，與CPU并行地執(zhí)行操作。通道技術(shù)解決了I/O操作的獨立性和各部件工作的并行性。由通道管理和控制I/

7、O操作，減少了外圍設(shè)備和CPU的邏輯聯(lián)系。把CPU從瑣碎的I/O操作中解放出來。通道方式(3)通道(輸入輸出處理器)(2)外圍設(shè)備和CPU能實現(xiàn)并行操作；通道和通道之間能實現(xiàn)并行操作；各通道上的外圍設(shè)備也能實現(xiàn)并行操作，達到提高整個系統(tǒng)效率這一根本目的。通道方式(4)采用通道后的I/O操作過程CPU在執(zhí)行主程序時遇到I/O請求，它啟動指定通道上選址的外圍設(shè)備，一旦啟動成功，通道開始控制外圍設(shè)備進行操作。CPU就可執(zhí)行其他任務(wù)并與通道并行工作，直到I/O操作完成。通道發(fā)出操作結(jié)束中斷時，CPU才停止當前工作，轉(zhuǎn)向處理I/O操作結(jié)

8、束事件。通道方式(5)通道命令和通道程序(1)?通道命令215通道，具有自己的指令系統(tǒng)，它的指令常稱通道命令。通道命令CCW是通道從主存取出并控制I/O設(shè)備執(zhí)行I/O操作的命令字，用ccw編寫的程序稱通道程序，通道程序由多條通道命令組成，每次啟動可以完成復雜的I/O控制。通道