【正文】 ? 中斷是指在計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間， CPU暫停當(dāng)前進(jìn)程而轉(zhuǎn)去處理其他應(yīng)用程序的過程。 ? 主要功能 ? 接受來自上層軟件的抽象 I/O請(qǐng)求，并檢查請(qǐng)求的合法性； ? 向有關(guān) I/O設(shè)備發(fā)出控制命令，并啟動(dòng)運(yùn)行 ? 對(duì)等待 I/O的進(jìn)程進(jìn)行排隊(duì)； ? 及時(shí)響應(yīng)中斷請(qǐng)求 ?設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)置方式 ? 為每類設(shè)備設(shè)置一個(gè)進(jìn)程，專門用于執(zhí)行該類設(shè)備的 I/O操作。 輸入緩沖區(qū)輸出緩沖區(qū)輸入進(jìn)程SP i 輸出進(jìn)程SP o輸入井輸出井磁盤內(nèi)存輸入設(shè)備輸出設(shè)備： – 輸入井和輸出井 – 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) – 輸入進(jìn)程 SPi和輸出進(jìn)程 SPo ?優(yōu)點(diǎn)： ? 提高了 I/O速度： 將原先對(duì)低速 I/O設(shè)備的直接操作轉(zhuǎn)換成對(duì)高速磁盤的 I/O操作，使得程序的虛擬 I/O操作時(shí)間和實(shí)際 I/O操作時(shí)間分離開來，從而緩解了 CPU和 I/O設(shè)備的速度不匹配問題。 2）分配控制器 根據(jù) DCT中的控制器控制表（ COCT）指針找到與該設(shè)備相連的 COCT，并判斷其忙閑狀態(tài)，忙則進(jìn)入阻塞隊(duì)列，否則分配控制器。反映設(shè)備的特性、設(shè)備和控制器的連接情況。 設(shè)備獨(dú)立性的實(shí)現(xiàn) —— 邏輯設(shè)備表 （ Logical Unit Table， LUT） ? ? ?邏輯設(shè)備名 物 理設(shè)備名 驅(qū) 動(dòng)程序入口地址/dev/print 3 2056/dev/tty 5 1034 當(dāng)進(jìn)程使用邏輯設(shè)備名請(qǐng)求 I/O設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)為他分配相應(yīng)的物理設(shè)備，并在 LUT中建立對(duì)相應(yīng)表項(xiàng)，以便以后使用。 ? 用戶程序使用邏輯設(shè)備名請(qǐng)求使用某類設(shè)備。優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)出現(xiàn)死鎖；缺點(diǎn)：進(jìn)程進(jìn)展慢。進(jìn)程使用完自己釋放，一般不能剝奪； ? 共享設(shè)備：磁盤、網(wǎng)卡等。設(shè)備分配是對(duì)進(jìn)程使用外設(shè)過程的管理。 ? 通道方式通過通道處理程序，與設(shè)備控制器共同實(shí)現(xiàn)對(duì) I/O設(shè)備的控制。 ?數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊； ?所傳送的數(shù)據(jù)是直接在設(shè)備和內(nèi)存之間進(jìn)行； ?僅在傳送一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊的開始或結(jié)束時(shí)，才需 CPU干預(yù)。 要求 CPU與設(shè)備控制器間有相應(yīng)的中斷請(qǐng)求線 。 發(fā)指令啟動(dòng)外設(shè)設(shè)備的標(biāo)志位=0等待進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送CPU是否接到啟動(dòng)命令準(zhǔn)備完畢標(biāo)志位置0等待CPU的下條指令外設(shè)是否做數(shù)據(jù)傳送準(zhǔn)備（a） （b） 程序直接控制方式的缺點(diǎn)： ?CPU與外設(shè)只能串行工作。 –增強(qiáng)可靠性。 設(shè)備間的差異 ?數(shù)據(jù)率 ? 管理程序 ? 控制的復(fù)雜度 ? 數(shù)據(jù)的傳送單位 ? 數(shù)據(jù)編碼 ? 出錯(cuò)條件 設(shè)備控制器 設(shè)備控制器或適配器 是 I/O設(shè)備的電子部分，它是 CPU與 I/O設(shè)備之間的接口，它接收從 CPU發(fā)來的命令，并控制 I/O設(shè)備工作。 ? 在設(shè)備控制器中設(shè)置控制 /狀態(tài)寄存器 I/O 設(shè)備管理概述 I/O管理的功能 ?監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài) ?進(jìn)行設(shè)備分配 ?完成 I/O操作 ?緩沖管理 總線型 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖形控制器橋/ 內(nèi)存控制器SCS I磁 盤控制器 擴(kuò)展總線接口? 其 它 控 制器打印機(jī)磁盤PCI 總線監(jiān)視器處理器高速緩存內(nèi)存 磁盤IDE 磁盤控制器磁盤磁盤擴(kuò)展總線并行端口 串行端口鍵盤 I/O設(shè)備類型 塊設(shè)備 ：磁盤、磁帶，塊大小 512B~32KB， 通常為 512B。 ? 并行傳輸 ：每位數(shù)據(jù)需要一根數(shù)據(jù)線，多位數(shù)據(jù)一起傳輸。 CPU 主存 I/O接口 I/O接口 外設(shè) 1 外設(shè) n 系統(tǒng)總線 CPU和主存之間的數(shù)據(jù)交換通過專用總線進(jìn)行，減輕了系統(tǒng)總線的負(fù)擔(dān)。 ? 完成總線上各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送。 總線分類 ? CPU內(nèi)部總線 ：寄存器之間，寄存器與 ALU之間。 ? 總線是計(jì)算機(jī)中各個(gè)通信模塊共享的，用來在這些部件之間傳送信息的一組導(dǎo)線和相關(guān)的控制和接口部件。 系統(tǒng)總線的組成 ? 傳送主存單元地址或者 I/O設(shè)備的端口地址。 系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu) 任何兩個(gè)部件之間可以直接進(jìn)行信息交流，提高了計(jì)算 機(jī)的靈活性和工作效率，但由于總線是臨界資源，單總線 會(huì)增加總線負(fù)載，影響操作速度。適用于慢速設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)等。 接 口 控 制 器 I/O 標(biāo) 準(zhǔn) 接 口 設(shè) 備 控 制 器 I/O 設(shè) 備 外圍設(shè)備與主機(jī)的連接 設(shè)備地址線 控制、狀態(tài)線 數(shù)據(jù)線 CPU ? 實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外圍設(shè)備間的通信和控制； ? 設(shè)備的選擇，操作時(shí)序的協(xié)調(diào)，中斷請(qǐng)求與批準(zhǔn) ? 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖，使主機(jī)與外設(shè)的工作速度匹配； ? 在設(shè)備控制器中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器 ? 接收主機(jī)的命令，提供設(shè)備和接口的狀態(tài)。特點(diǎn)是速度低、不可尋址、 I/O采用中斷驅(qū)動(dòng) 。 ?設(shè)備通道是特殊的處理機(jī) ?指令單一 ?沒有內(nèi)存 通道的連接方式 計(jì)算機(jī)I/O通道1I/O通道2控制器控制器控制器控制器設(shè)備計(jì)算機(jī)I/O通道1I/O通道2設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備控制器1控制器2．．．．．．．．．?單通路 ?多通路 –設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間有多條通道，增加靈活性。 衡量數(shù)據(jù)傳送控制方式原則 ? 數(shù)據(jù)傳送速度高 ? 系統(tǒng)開銷小 ? 充分發(fā)揮硬件資源的能力， I/O設(shè)備忙， CPU等待時(shí)間少 程序直接控制方式 由用戶進(jìn)程直接控制 CPU與外設(shè)之間的信息傳送。 中斷驅(qū)動(dòng)方式 為了減少程序直接控制方式中 CPU的等待時(shí)間 ，提高系統(tǒng)并行工作的程度 。 DMA控制方式 中斷方式比程序 I/O方式有效，但它是以字節(jié)為單位進(jìn)行的，且 CPU對(duì) I/O的干預(yù)頻繁。 ?每條 CPU發(fā)出的 I/O指令可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的干預(yù)； ?實(shí)現(xiàn) CPU、通道和設(shè)備的并行工作，提高資源利用率。 I/O層次結(jié)構(gòu) S C S I 設(shè) 備驅(qū) 動(dòng) 程 序鍵 盤 設(shè) 備驅(qū) 動(dòng) 程 序鼠 標(biāo) 設(shè) 備驅(qū) 動(dòng) 程 序軟 盤 設(shè) 備驅(qū) 動(dòng) 程 序P C I 設(shè) 備驅(qū) 動(dòng) 程 序? ?S C S I 設(shè) 備控 制 器鍵 盤 設(shè) 備控 制 器鼠 標(biāo) 設(shè) 備控 制 器軟 盤 設(shè) 備控 制 器P C I 設(shè) 備控 制 器? ?S C S I設(shè) 備鍵 盤設(shè) 備鼠 標(biāo)設(shè) 備軟 盤設(shè) 備P C