第六章---计算机输入输出系统.ppt

第六章输入输出系统6.1输入输出系统概述

6.5磁表面存储器例:参见教材P276图8.7所示的系统,只考虑A,B,C三个设备组成的单级中断系统,它要求CPU在执行完当前指令时对中断请求进行服务.假设:(1)CPU”中断批准“机构在响应一个新的中断之前,先要让被中断的程序的一条指令一定要执行完毕;(2)TDC为查询链中每个设备的延迟时间;(3)TA,TB,TC分别为设备A,B,C的服务程序所需的执行时间;(4)TS,TR为保存现场和恢复现场所需的时间;(5)主存工作周期为TM.试问:就这个中断请求环境来说,系统在什么情况下达到中断饱和?解:假设执行一条指令的时间也为TM.如果三个设备同时发出中断请求,那么依次分别处理设备A,B,C的时间为:tA=2TM+TDC+TS+TA+TRtB=2TM+2TDC+TS+TB+TRtC=2TM+3TDC+TS+TC+TR处理三个设备所需的总时间为:T=tA+tB+tCT为达到中断饱和的最小时间.即中断极限频率为f=1/T取指令执行指令中断指令周期中断周期中断服务程序TMTMTDCTSTA,TB,TCTR保存现场设备服务程序恢复现场硬件实现6.4DMA方式主存I/O设备CPU降低CPU效率改进主存I/O设备DMA（直接存储器存取方式）DirectMemoryAccess采用中断方式时，主存与I/O交换信息：6.4DMA方式6.4.1DMA数据传送过程是一种完全由硬件执行的主存与外设之间数据直接传送的I/O控制方式。由DMA控制器从CPU接管对总线的控制权，数据传送不经过CPU，而直接在主存和外设之间进行。一般用于高速成组的数据传送。DMA数据传送过程：(1)传送前预处理;(2)正式传送;(3)传送后处理6.4DMA方式6.4.2DMA控制器的组成内存CPU内存地址计数器数据字计数器数据缓冲寄存器设备选择中断机构控制/状态逻辑01DAM请求标志设备系统总线+1-1溢出信号中断请求DMA请求DMA响应请求/结束数据数据线地址线HOLDHLDADMAC6.4DMA方式6.4.2DMA控制器的组成内存CPU内存地址计数器数据字计数器数据缓冲寄存器设备选择中断机构控制/状态逻辑01DAM请求标志设备系统总线+1-1溢出信号中断请求DMA请求DMA响应请求/结束数据数据线地址线HOLDHLDA6.4DMA方式6.4.2DMA控制器的组成内存CPU内存地址计数器数据字计数器数据缓冲寄存器设备选择中断机构控制/状态逻辑01DAM请求标志设备系统总线+1-1溢出信号中断请求DMA请求DMA响应请求/结束数据数据线地址线HOLDHLDA内存地址计数器：存放主存中要交换的数据的地址。在DMA传送前，CPU通过指令将数据在主存中的起始地址送入该寄存器。在DMA传送时，每交换一次数据，该寄存器内容加1。6.4DMA方式6.4.2DMA控制器的组成内存CPU内存地址计数器数据字计数器数据缓冲寄存器设备选择中断机构控制/状态逻辑01DAM请求标志设备系统总线+1-1溢出信号中断请求DMA请求DMA响应请求/结束数据数据线地址线HOLDHLDA数据字计数器：记录传送数据块的字数或字节数。在DMA传送前，由程序将其内容预置为要传送的数据块的字数或字节数。在DMA传送期间，每交换一次数据，该寄存器内容减1。当该寄存器内容减至0时，标明数据块传送完毕，DMAC向CPU发出中断请求信号。6.4DMA方式6.4.2DMA控制器的组成内存CPU内存地址计数器数据字计数器数据缓冲寄存器设备选择中断机构控制/状态逻辑01DAM请求标志设备系统总线+1-1溢出信号中断请求DMA请求DMA响应请求/结束数据数据线地址线HOLDHLDA数据缓冲寄存器：暂存每次传送的数据。数据从外设向主存传送时，由外设将数据先存入该缓冲器，再由该缓冲器通过数