目錄
- 1. 基本概念
- 2. 三種資料傳送方式
- 2.1 程式查詢方式
- 2.2 程式中斷方式
- 2.3 DMA控制方式
1. 基本概念
1. I/O介面
計算機作業程序中，CPU要不斷地和I/O設備進行資訊交換，CPU和主存可以直接進行資訊交換；而CPU與I/O設備不可以直接進行資訊交換，需要一個中間電路進行傳送，這一電路稱為I/O介面電路，
示意圖：
2. 三種資料傳送方式
重點介紹中斷方式
2.1 程式查詢方式
1. 含義
完全通程序式控制主機和外設的資訊傳送，分為無條件傳送和條件傳送兩種方式，
2. 無條件傳送和條件傳送
無條件傳送：
前提條件：外部控制程序各種動作時間是固定的，而且是已知的，CPU不用查詢外設狀態可以直接執行輸入輸出指令，
特點：
適用于外設動作時間已知，在CPU與外設進行資料傳送時，外設保證已準備好的情況；
軟硬體十分簡單，
條件傳送：
在執行輸入或輸出前，要先查詢相應設備的狀態，當輸入設備處于準備好狀態，輸出設備處于空閑狀態時，CPU才執行輸入/輸出指令與外設交換資訊，為此，介面電路中既要有資料埠，還要有狀態埠，
特點：
【優點】
控制簡單，無需額外的硬體支出；
【缺點】
CPU和外設之間只能串行作業，而CPU的速度比外設的速度快很多，CPU將花費大量時間都處于等待、空閑狀態，使系統效率大大降低，
2.2 程式中斷方式
1. 含義
當外設需要與CPU進行資訊交換時，由外設向CPU發出請求信號，CPU暫停正在執行的程式，轉去執行資料的輸入/輸出操作，資料傳送結束后，CPU再繼續執行被暫停的程式，
示意圖：
2. 基本概念
（1）中斷源：
引起中斷的事件，即發出中斷請求的來源，
中斷源的種類
①外中斷：來自處理機外部設備的中斷，如定時器等，
②內中斷：處理器硬體故障或程式出錯引起的中斷，如算術操作溢位、除數為0、校驗錯等，
③軟中斷：程式中預先安排的中斷，如除錯程式設定的斷點，
（2）中斷優先權
多個中斷同時發生時，對各個中斷回應的優先次序稱為中斷優先權，
（3）中斷屏蔽
當產生中斷請求后，用程式方式有選擇地封鎖部分中斷，而允許其余中斷仍然得到回應，稱為中斷屏蔽，
每個中斷源設定一個中斷屏蔽觸發器來屏蔽該設備的中斷請求，將該位置1，屏蔽該中斷源的請求；為0則回應，
（4）中斷屏蔽字
通過中斷屏蔽字可以重新設定中斷優先級，
【舉例】
設機器有5級中斷，L0~L4，其中斷的回應優先級為L0最高，L4最低，從左到右依次降低，現要求將中斷處理次序改為L1>L3>L0>L4>L2,則可將各中斷源屏蔽字設定成
（5）中斷處理程序
中斷請求、中斷回應、保護現場、執行中斷服務子程式、恢復現場、中斷回傳，
（6）中斷回應條件
①外設提出中斷申請；
②本中斷位未被屏蔽；
③本中斷優先級最高；
④ CPU允許中斷，
3. 多重中斷處理程序
原則：當到來的中斷優先級高于正在處理的中斷時，優先處理新到來的優先級更高的中斷，
【舉例】
2.3 DMA控制方式
含義：
DMA是指外部設備不通過CPU而直接與系統記憶體交換資料的介面技術，這樣資料的傳送速度就取決于存盤器和外設的作業速度，
通常系統總線是由CPU管理的，在DMA方式時，就希望CPU把這些總線讓出來，即CPU連到這些總線上的線處于第三態(高阻狀態)，而由DMA控制器接管，控制傳送的位元組數，判斷DMA是否結束，以及發出DMA結束信號，
dma徹底解放了cpu與I/O通信的額外負擔，
dma方式下cpu讓出了總線（地址總線，資料總線，控制總線），暫時由dma控制器來接管總線，控制器就能直接完成i/o設備與主存的資料交換，
如果恰好cpu此時需要訪問主存，那它不得不暫停一個存盤周期（不是指令周期），如果只需要訪問暫存器或者cache，那cpu就不會有任何停頓，
三種方式CPU效率比較
圖片來源
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