王道408---CO---机组输入输出系统必会知识点

合集 - 『408---计算机组成原理』(12)

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7.王道408---CO---机组输入输出系统必会知识点2023-08-28

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收起

一、SSD固态硬盘基于flash闪存

二、通道

概念

通道是一个具有特殊功能的处理器，它有自己的指令和程序，专门负责数据输入输出的传输控制,通道受CPU的I/O指令启动、停止或改变其工作状态。

功能

通道的基本功能是按I/O指令要求启动I/O设备，执行通道指令，组织I/O设备或主存进行数据传输，向CPU报告中断。

通道程序存放在内存中

通道程序由通道执行

通道程序只能在具有通道的I/O系统中进行

三、错题7.1

I/O设备不可能直接与主板总线相连，它总是通过设备控制器来相连的 (280-T1)

I/O指令是指令系统的一部分，是机器指令的一类，但其为了反映与I/O设备交互的特点，格式和其他通用指令相比有所不同。

四、错题7.2

磁盘驱动器向盘片磁道记录数据时采用串行方式写入 (p184-T7)

I/O指令实现的数据传送通常发生在 通用寄存器和I/O端口之间

I/O端口是指I/O接口中用于缓冲信息的寄存器

磁盘驱动器其实就是磁盘本身(p284-T12)

不属于I/O接口

五、程序中断

通过NTR线发出的是可屏蔽中断，通过NMI线发出的是不可屏蔽中断。

中断判优

①不可屏蔽中断>内部异常>可屏蔽中断
②内部异常中，硬件故障>软件
③DMA中断请求优先于I/O设备传送的中断请求
④在I/O传送类中断请求中，高速设备优先于低速设备，输入设备优先于输出设备，实时设备优先于普通设备。

中断隐指令

由纯硬件完成，操作包括：
关中断、保存断点、引出中断服务程序

中断处理流程:

1、关中断
2、保存断点 (PC与PSW)
3、中断服务程序寻址
4、保存现场和屏蔽字 (此时已经在中断服务程序了)
5、开中断
6、执行中断服务程序 (在执行中断服务程序的时候，由于处于开中断的状态，因此允许先处理更优先的中断)
7、关中断
8、恢复现场
9、开中断、中断返回

六、DMA

CPU响应DMA请求的条件是当前机器周期执行完

DMA是以块为单位进行交换数据的

DMA传输方式

1. 停止CPU访存

   当I/O设备有DMA请求时，由DMA控制器向CPU发送一个停止信号，使CPU脱离总线，停止访问主存，直到DMA传送一块数据结束。数据传送结束后，DMA控制器通知CPU可以使用主存，并把总线控制权交还给CPU。

2. 周期挪用/周期窃取

   当I/O设备有DMA请求时，会遇到3种情况：①是此时CPU不在访存（如CPU正在执行乘法指令），因此I/O的访存请求与CPU未发生冲突；

   ②是CPU正在访存，此时必须待存取周期结束后，CPU再将总线占有权让出；

   ③是I/O和CPU同时请求访存，出现访存冲突，此时CPU要暂时放弃总线占有权。I/O访存优先级高于CPU访存，因为I/O不立即访存就可能丢失数据，此时由I/O设备挪用一个或几个存取周期，传送完一个数据后立即释放总线，是一种单字传送方式。

3. DMA与CPU交替访存

   DMA与CPU交替访存。这种方式适用于CPU的工作周期比主存存取周期长的情况。例如，若CPU的工作周期是12μs,主存的存取周期小于0.6μs,则可将一个CPU周期分为C1,和C2两个周期，其中C1,专供DMA访存，C2专供CPU访存。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分时控制>的。

七、错题7.3

中断响应优先级 (p284-T7)

访管→程序性→重新启动

设置中断屏蔽标志可以改变多个中断服务程序执行完的次序(p295-T17)

在主机和外设的信息传送中，直接存储器存取(DMA)不是一种程序控制方式。(T26)

因为DMA是硬件电路实现的

中断请求的产生于当前指令的执行无关 (T38)

考研中的中断一般是狭义的中断，指外中断，异常这些内中断不算中断

中断响应周期是指当一个设备或程序需要立即处理的情况发生时，CPU向操作系统发出一个中断请求，操作系统停止当前正在执行的任务，保存相关寄存器的内容，并进入中断处理程序，对请求进行处理的整个周期

(p297-T45)

八、I/O接口 I/O总线 (考点)

可以看到，I/O接口与CPU之间的I/O总线有数据线、控制线和地址线。控制线和地址线都是单向传
输的，只有数据线是双向传输的

从CPU传送给I/O接口，而I/O接口中的命令字、状态字以及中断类型号均是由I/O接
口发往CPU的，故只能通过I/O总线的数据线传输。

状态与状态字的区别:

状态指I/O设备简单的就绪/繁忙状态，表示的是I/O逻辑的状态，通过状态线传输，状态字通常指I/O设备繁忙的情况，出错的情况等这些比较复杂的情况，表示的是I/O的状态，通过数据线传输

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本文作者：_TLSN
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