I/O方式

1.程序发查询方式

　　信息交换完全由CPU执行程序完成，程序查询方式接口中设置一个数据缓冲寄存器（数据端口）和一个设备状态寄存器（状态端口），主机进行I/O操作时，先发出查询信号，读取设备的状态，并根据设备状态决定下一步操作究竟是数据传送还是等待。

　　程序查询方式流程图：一次只能传送一个字的数据，先存到寄存器在存到主存中

　　

 

2.程序中断方式：

　　程序中断是指计算机执行计算机程序时，出现某种继续处理的异常情况或特殊情况，CPU暂时中止现行的程序，而转去对这些异常情况或特殊情况请求处理，处理完毕后在返回到现行程序的断点处。

　　程序中断方式的思想：

　　　　CPU在程序中安排好在某个时刻启动某个外设，然后CPU继续执行当前的程序，一旦外设完成数据传送的准备工作，就主动向CPU发送中断请求，请求为自己服务。在可以响应中断的条件下，CPU暂时中止正在执行的程序，执行中断服务程序为外设服务，传送完数据后，CPU返回原来的程序。

　　程序中断的工作流程：

　　　　1）中断请求，中断源是请求CPU中断的设备或事件，一台计算机允许有多个中断源。中断系统需要为每个中断源设置中断请求标记触发器，当其中的状态为“1”时，表示中断源有请求，这些触发器可以组成中断请求标记寄存器。通过INTR发送的是可屏蔽中断，NMI线发出的是不可屏蔽中断。

　　　　2）中断相应判优，中断响应优先级是指CPU响应中断请求的先后顺序，通过中断判优逻辑来决定响应那个中断源请求。中断响应的判优通常是通过硬件排队器实现的。

　　一般来说：①不可屏蔽中断>内部异常>可屏蔽中断 ②在内部异常中，硬件故障>软件中断 ③DMA中断请求优先于I/O设备传送的中断请求 ④I/O传递类中断请求中，高速外设优先于低速外设，输入设备优先于输出设备，实时设备优先于普通设备。

　　　　3）CPU响应中断的条件，CPU响应必须满足以下三个条件，①中断源有中断请求②CPU允许中断以及开中断（异常与不可屏蔽中断不此限制）③一条指令执行完毕（异常不少此限），且没有更紧急任务。

　　　　4）中断响应过程，CPU响应中断后，经过某些操作，转去执行中断服务程序，这些操作是由硬件直接实现的，我们将它称为中断隐指令。中断隐指令并不是真正的指令，是一种虚拟的说法。它所完成的操作如下：①关中断②保存断点③引出中断服务程序

　　　　5）中断向量，每一个中断都有一个唯一的类型号，每个中断类型号都对应一个中断服务程序，每个中断服务程序都有一个入口地址，CPU必须找到入口地址，即中断向量。把系统中的全部中断向量集中存放到存储器的某个区域内，这个存放中断向量的存储区就称为中断向量表。

　　多重中断：

　　　　若CPU在执行中断服务程序时，又出现了更高优先级的中断请求，CPU暂停中断服务，转去处理新的中断请求，则称这种中断为多重中断。

　　　　CPU要实现多重中断必须满足：①在中断服务程序中提前设置开中断②优先级别高的中断源有权中断优先级别低的中断源。

　　　　每个中断源都有一个屏蔽触发器，1表示屏蔽改中断源的请求，0表示可以正常请求。所有的屏蔽触发器组合在一起便构成一个屏蔽字寄存器，屏蔽字寄存器的内容称为屏蔽字。

3.DMA方式：

　　主存和DMA接口之间有一条直接的数据通道，由于DMA方式传送不需要经过CPU，因此不必中断现行程序，I/O与主机并行工作，程序和传送并行工作。

　　DMA控制器的组成：

　　　　在DMA方式中，对数据传送过程进行控制的硬件称为DMA控制器（DMA接口）。当I/O设备需要进行数据传送时，通过DMA控制器向CPU提出传送请求，CPU响应之后将让出总线，有DMA控制器总线进行数据传送。

　　DMA的传送方式：

　　　　1）停止CPU访存，让CPU脱离总线，停止访问主存，直到DMA传递一块数据结束。

　　　　2）周期挪用，①CPU不访存，不冲突 ②CPU正在访存，存取周期结束让出总线 ③CPU与DMA同时访存，让给I/O访存

　　DMA的传送过程：

　　　　1）预处理：由CPU完成一些必要的准备工作。

　　　　2）数据传送：DMA的数据传送可以以单字节（或字）为基本单位，也可以以数据块为基本单位。

　　　　3）后处理：DMA控制器向CPU发送中断请求，CPU执行中断服务程序做DMA结束处理，如检验数据是否正确，以及是否继续使用DMA传送其他数据等。

　　DMA传送流程：