26考研——输入/输出系统（7）

408答疑

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一、I/O 系统基本概念

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二、I/O 接口

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三、I/O 方式

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四、参考资料

鲍鱼科技课件

b站免费王道课后题讲解:

网课全程班:

26王道考研书

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五、总结

复习提示

I/O 方式是本章的重点和难点，每年不仅会以选择题的形式考查基本概念和原理，而且可能以综合题的形式考查，特别是各种 I/O 方式效率的相关计算，中断式的各种原理、特点、处理过程、中断屏蔽，DMA 方式的特点、传输过程、与中断方式的区别等。

思考题

1. I/O 设备有哪些编址方式？各有何特点？

   • 统一编址和独立编址。
   • 统一编址是在主存地址中划出一定的范围作为 I/O 地址，以便通过访存指令即可实现对 I/O 的访问，但主存的容量相应减少。
   • 独立编址是指 I/O 地址和主存是分开的，I/O 地址不占主存空间，但访存需专门的 I/O 指令。

2. CPU 响应中断应具备哪些条件？

   • 在 CPU 内部设置的中断屏蔽触发器必须是开放的。
   • 外设有中断请求时，中断请求触发器必须处于“1”状态，保持中断请求信号。
   • 外设（接口）中断允许触发器必须为“1”，这样才能把外设中断请求送至 CPU。
   • 具备上述三个条件时，CPU 在现行指令结束的最后一个状态周期响应中断。

常见问题和易混淆知识点

1. 在开中断情况下，CPU 检测到中断就一定会立即响应吗？

   • 在开中断情况下，CPU 总在每条指令执行结束时采样中断信号，此时若检测到中断请求信号，则会立即响应。
   • 即便是多重中断，CPU 正在处理某个中断的过程中，因为有在中断屏蔽字，CPU 检测不到处理优先级更低的中断请求信号，所以若检测到中断请求信号，则说明新中断源的处理优先级更高，同样也会立即响应。

2. 向量中断、中断向量、向量地址三个概念是什么关系？

   • 中断向量：每个中断源都有对应的处理程序，这个处理程序称为中断服务程序，其入口地址称为中断向量。
     • 所有中断的中断服务程序入口地址构成一个表，称为中断向量表；
     • 也有的机器把中断服务程序入口的跳转指令构成一张表，称为中断向量跳转表。
   • 向量地址：中断向量表或中断向量跳转表中每个表项所在的内存地址或表项的索引值，称为向量地址或中断类型号。
   • 向量中断：指一种识别中断源的技术或方式。识别中断源的目的是找到中断源对应的中断服务程序的入口地址的地址，即获得向量地址。

3. 程序中断和调用子程序有何区别？

   • 两者的根本区别主要表现在服务时间和服务对象上不一样。
   • 调用子程序过程发生的时间是已知的和固定的，即在主程序中的调用指令（CALL）执行时发生主程序调用子程序过程，调用指令所在位置是已知的和固定的。而中断过程发生的时间一般是随机的，CPU 在执行某个主程序时收到中断源提出的中断申请，就发生中断过程，而中断申请一般由硬件电路产生，申请提出时间是随机的。也可以说，调用子程序是程序设计者事先安排的，而执行中断服务程序是由系统工作环境随机决定的。
   • 子程序完全为主程序服务，两者属于主从关系。主程序需要子程序时就去调用子程序，并把调用结果带回主程序继续执行。而中断服务程序与主程序二者一般是无关的，不存在谁为谁服务的问题，两者是平行关系。
   • 主程序调用子程序的过程完全属于软件处理过程，不需要专门的硬件电路；而中断处理系统是一个软/硬件结合的系统，需要专门的硬件电路才能完成中断处理的过程。
   • 子程序嵌套可实现若干级，嵌套的最多级数受计算机内存开辟的堆栈大小限制；而中断嵌套级数主要由中断优先级来决定，一般优先级数不会很大。