【正文】 中斷 ? 中斷是指在計算機運行期間， CPU暫停當前進程而轉去處理其他應用程序的過程。 ? 主要功能 ? 接受來自上層軟件的抽象 I/O請求，并檢查請求的合法性； ? 向有關 I/O設備發(fā)出控制命令，并啟動運行 ? 對等待 I/O的進程進行排隊； ? 及時響應中斷請求 ?設備驅動程序的設置方式 ? 為每類設備設置一個進程，專門用于執(zhí)行該類設備的 I/O操作。 輸入緩沖區(qū)輸出緩沖區(qū)輸入進程SP i 輸出進程SP o輸入井輸出井磁盤內存輸入設備輸出設備： – 輸入井和輸出井 – 輸入緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū) – 輸入進程 SPi和輸出進程 SPo ?優(yōu)點： ? 提高了 I/O速度： 將原先對低速 I/O設備的直接操作轉換成對高速磁盤的 I/O操作，使得程序的虛擬 I/O操作時間和實際 I/O操作時間分離開來，從而緩解了 CPU和 I/O設備的速度不匹配問題。 2）分配控制器 根據 DCT中的控制器控制表（ COCT）指針找到與該設備相連的 COCT，并判斷其忙閑狀態(tài)，忙則進入阻塞隊列，否則分配控制器。反映設備的特性、設備和控制器的連接情況。 設備獨立性的實現(xiàn) —— 邏輯設備表 （ Logical Unit Table， LUT） ? ? ?邏輯設備名 物 理設備名 驅 動程序入口地址/dev/print 3 2056/dev/tty 5 1034 當進程使用邏輯設備名請求 I/O設備時，系統(tǒng)為他分配相應的物理設備，并在 LUT中建立對相應表項，以便以后使用。 ? 用戶程序使用邏輯設備名請求使用某類設備。優(yōu)點：不會出現(xiàn)死鎖；缺點：進程進展慢。進程使用完自己釋放，一般不能剝奪； ? 共享設備：磁盤、網卡等。設備分配是對進程使用外設過程的管理。 ? 通道方式通過通道處理程序，與設備控制器共同實現(xiàn)對 I/O設備的控制。 ?數據傳輸的基本單位是數據塊； ?所傳送的數據是直接在設備和內存之間進行； ?僅在傳送一個或多個數據塊的開始或結束時，才需 CPU干預。 要求 CPU與設備控制器間有相應的中斷請求線 。 發(fā)指令啟動外設設備的標志位=0等待進行數據傳送CPU是否接到啟動命令準備完畢標志位置0等待CPU的下條指令外設是否做數據傳送準備（a） （b） 程序直接控制方式的缺點： ?CPU與外設只能串行工作。 –增強可靠性。 設備間的差異 ?數據率 ? 管理程序 ? 控制的復雜度 ? 數據的傳送單位 ? 數據編碼 ? 出錯條件 設備控制器 設備控制器或適配器 是 I/O設備的電子部分，它是 CPU與 I/O設備之間的接口，它接收從 CPU發(fā)來的命令，并控制 I/O設備工作。 ? 在設備控制器中設置控制 /狀態(tài)寄存器 I/O 設備管理概述 I/O管理的功能 ?監(jiān)視設備的狀態(tài) ?進行設備分配 ?完成 I/O操作 ?緩沖管理 總線型 I/O系統(tǒng)結構 圖形控制器橋/ 內存控制器SCS I磁 盤控制器 擴展總線接口? 其 它 控 制器打印機磁盤PCI 總線監(jiān)視器處理器高速緩存內存 磁盤IDE 磁盤控制器磁盤磁盤擴展總線并行端口 串行端口鍵盤 I/O設備類型 塊設備 ：磁盤、磁帶，塊大小 512B~32KB， 通常為 512B。 ? 并行傳輸 ：每位數據需要一根數據線，多位數據一起傳輸。 CPU 主存 I/O接口 I/O接口 外設 1 外設 n 系統(tǒng)總線 CPU和主存之間的數據交換通過專用總線進行，減輕了系統(tǒng)總線的負擔。 ? 完成總線上各功能部件之間的數據傳送。 總線分類 ? CPU內部總線 ：寄存器之間，寄存器與 ALU之間。 ? 總線是計算機中各個通信模塊共享的，用來在這些部件之間傳送信息的一組導線和相關的控制和接口部件。 系統(tǒng)總線的組成 ? 傳送主存單元地址或者 I/O設備的端口地址。 系統(tǒng)總線的結構 任何兩個部件之間可以直接進行信息交流，提高了計算 機的靈活性和工作效率，但由于總線是臨界資源，單總線 會增加總線負載，影響操作速度。適用于慢速設備，如鍵盤、鼠標等。 接 口 控 制 器 I/O 標 準 接 口 設 備 控 制 器 I/O 設 備 外圍設備與主機的連接 設備地址線 控制、狀態(tài)線 數據線 CPU ? 實現(xiàn)主機與外圍設備間的通信和控制； ? 設備的選擇，操作時序的協(xié)調，中斷請求與批準 ? 實現(xiàn)數據緩沖，使主機與外設的工作速度匹配； ? 在設備控制器中設置一個或多個數據緩沖寄存器 ? 接收主機的命令，提供設備和接口的狀態(tài)。特點是速度低、不可尋址、 I/O采用中斷驅動 。 ?設備通道是特殊的處理機 ?指令單一 ?沒有內存 通道的連接方式 計算機I/O通道1I/O通道2控制器控制器控制器控制器設備計算機I/O通道1I/O通道2設備設備設備設備控制器1控制器2．．．．．．．．．?單通路 ?多通路 –設備與計算機之間有多條通道，增加靈活性。 衡量數據傳送控制方式原則 ? 數據傳送速度高 ? 系統(tǒng)開銷小 ? 充分發(fā)揮硬件資源的能力， I/O設備忙， CPU等待時間少 程序直接控制方式 由用戶進程直接控制 CPU與外設之間的信息傳送。 中斷驅動方式 為了減少程序直接控制方式中 CPU的等待時間 ，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)為單位進行的，且 CPU對 I/O的干預頻繁。 ?每條 CPU發(fā)出的 I/O指令可以實現(xiàn)對一組數據塊的干預； ?實現(xiàn) CPU、通道和設備的并行工作，提高資源利用率。 I/O層次結構 S C S I 設 備驅 動 程 序鍵 盤 設 備驅 動 程 序鼠 標 設 備驅 動 程 序軟 盤 設 備驅 動 程 序P C I 設 備驅 動 程 序? ?S C S I 設 備控 制 器鍵 盤 設 備控 制 器鼠 標 設 備控 制 器軟 盤 設 備控 制 器P C I 設 備控 制 器? ?S C S I設 備鍵 盤設 備鼠 標設 備軟 盤設 備P