aupos_20_設(shè)備管理與io(已修改)
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【正文】 設(shè)備管理與 IO（ 2） 胡燕 2021/11/10 2 內(nèi)容綱要 ? 中斷 ? IO緩沖 ? 設(shè)備分配 2021/11/10 3 中斷的概念 ? 中斷源 – 引起中斷發(fā)生的事件 ? 中斷請(qǐng)求 – 中斷源向 CPU發(fā)出的請(qǐng)求中斷處理信號(hào) ? 中斷響應(yīng) – CPU收到中斷請(qǐng)求后，轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理程序 ? 中斷優(yōu)先級(jí) – 為使系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)并處理發(fā)生的所有中斷，系統(tǒng)根據(jù)引起中斷事件的重要性和緊迫程度，硬件將中斷源分為若干個(gè)級(jí)別 2021/11/10 4 中斷的分類 ? 根據(jù)中斷源產(chǎn)生的條件，可把中斷分為外中斷 和 內(nèi)中斷 。 – 外中斷是指來(lái)自外部設(shè)備的中斷，外中斷在狹義上一般被稱為中斷。 – 內(nèi)中斷主要指在處理機(jī)和內(nèi)存內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。內(nèi)中斷一般稱為陷阱 (trap)。 2021/11/10 5 中斷和陷阱的區(qū)別 ? 陷阱通常由處理機(jī)正在執(zhí)行的現(xiàn)行指令引起，而中斷則是由與現(xiàn)行指令無(wú)關(guān)的中斷源引起的。 ? 陷阱處理程序提供的服務(wù)為當(dāng)前進(jìn)程所用，而中斷處理程序提供的服務(wù)則不是為了當(dāng)前進(jìn)程的。 ? CPU在執(zhí)行完一條指令之后，下一條指令開(kāi)始之前響應(yīng)中斷，而陷阱則可能是在指令執(zhí)行期間發(fā)生并被處理。 – 例如執(zhí)行指令非法時(shí)，盡管被執(zhí)行的非法指令不能執(zhí)行結(jié)束，但 CPU仍可對(duì)其進(jìn)行處理。 ? 陷阱處理程序通常被規(guī)定在各自的進(jìn)程上下文中執(zhí)行，而中斷處理程序則一定在系統(tǒng)上下文中執(zhí)行。 2021/11/10 6 軟中斷 ? 軟中斷則是通信進(jìn)程之間用來(lái)模擬硬中斷的一種信號(hào)通信方式。 – 其中斷源發(fā)中斷請(qǐng)求或軟中斷信號(hào)后， CPU或接收進(jìn)程在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)自動(dòng)進(jìn)行中斷處理或完成軟中斷信號(hào)所對(duì)應(yīng)的功能。 – 在有些系統(tǒng)中，大部分的陷阱是轉(zhuǎn)化為軟中斷處理的。 2021/11/10 7 軟中斷 ? 特點(diǎn) – 其優(yōu)先級(jí)一般低于系統(tǒng)調(diào)度程序的優(yōu)先級(jí)，可以用來(lái)執(zhí)行不十分緊急的任務(wù) ? 用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用、調(diào)試等工作 ? 實(shí)例 – 除法溢出（ /0） – int指令 – 單步調(diào)試中斷 (CPU的狀態(tài)寄存器的某位置 1的時(shí)候，每條指令執(zhí)行后都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)調(diào)試中斷 ) 2021/11/10 8 INTEL i386的中斷向量 ? 0 － 31 : 不可屏蔽中斷 32 － 47 : 可屏蔽中斷 48 － 255 : 軟中斷 ? Linux采用 0x80作為系統(tǒng)調(diào)用所采用的中斷向量，用于陷入核心態(tài)，進(jìn)行核心處理 2021/11/10 9 中斷處理過(guò)程 ① CPU檢查響應(yīng)中斷的條件是否滿足。 CPU響應(yīng)中斷的條件是 : 有來(lái)自于中斷源的中斷請(qǐng)求、 CPU允許中斷。 ② 如果 CPU響應(yīng)中斷，則 CPU關(guān)中斷，使其進(jìn)入不可再次響應(yīng)中斷的狀態(tài)。 ③ 保存被中斷進(jìn)程現(xiàn)場(chǎng)。 ④ 分析中斷原因，調(diào)用中斷處理子程序。在多個(gè)中斷請(qǐng)求同時(shí)發(fā)生時(shí)，處理優(yōu)先級(jí)最高的。 ⑤ 執(zhí)行中斷處理子程序。對(duì)陷阱來(lái)說(shuō)，在有些系統(tǒng)中則是通過(guò)陷阱指令向當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程發(fā)軟中斷信號(hào)后調(diào)用對(duì)應(yīng)的處理子程序執(zhí)行。 ⑥ 退出中斷，恢復(fù)被中斷進(jìn)程的現(xiàn)場(chǎng)或調(diào)度新進(jìn)程占據(jù)處理機(jī)。 ⑦開(kāi)中斷， CPU繼續(xù)執(zhí)行。 2021/11/10 10 內(nèi)容綱要 ? 中斷 ? IO緩沖 ? 設(shè)備分配 2021/11/10 11 緩沖的引入 需設(shè)置緩沖區(qū)緩解與外設(shè)速度不匹配 。 引入緩沖的必要性 引入緩沖的一個(gè)例子是網(wǎng)絡(luò)通信：如果從遠(yuǎn)地終端發(fā)來(lái)數(shù)據(jù) (串行 )僅用 1個(gè) bit緩沖來(lái)接收，則必須在每收到一位數(shù)據(jù)時(shí)便中斷 CPU一次。對(duì)于速率為 kb/s 數(shù)據(jù)通信來(lái)說(shuō)，意味著中斷 CPU的頻率也為 。 2021/11/10 12 1bit/10
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