1、“.....我们将会研究三种基本的输入输出访问方法程控中断驱动以及直接存储器访问。区别这三个方法的关键问题是处理器以怎样的深度介入操作。讨论的重点是中断驱动,这是因为它的基础是中断处理概念,而这是个超过输入输出操作之外的普遍性问题。学习中断处理也有助于了解异常事件处理这普遍性概念,其重要性不但有关,而且有关计算机与其他系统控制函数的接口。寄存器的寻址输入输出设备经过输入输出端口与个处理机通信。经过输入端口,处理器接受来自输入输出装置的数据。经过输出端口,处理器送数据给输入输出装置。每个输入输出端口包含个小的寄存器组,如数据缓冲寄存器输入缓冲器和或输出缓冲器状态寄存器和控制寄存器......”。
2、“.....同时与它们通信。寻址输入输出寄存器有存储器映射输入输出和直接输入输出两种方法。存储器映射的输入输出存储器映射的输入输出将输入输出寄存器和存储器起映射到计算机系统的统的住址空间。输入输出寄存器共享主存储器的同个地址空间,但是被映射到个特定的专为输入输出预留的存储器区段。因此,输入输出寄存器能在普通的存储器访问指令中得到寻址,好像它们就是主存储器位置的部份。在计算机的指令系统中没有专门设计的输入输出指令。任何访问这地区中个位置的指令便是条输入输出指令。任何的条可以指定存储器地址的指令都可以执行输入输出操作。摩托罗拉就是使用这种寻址方法的计算机系统的个例子......”。
3、“.....换句话说,输入输出寄存器不和主存储器映射到同个地址空间。每个输入输出寄存器有个独立的地址空间。其结果是访问主存储器空间的指令不能够作用于输入输出。在计算机系统的指令系统中,必须为输入输出操作设计专门的指令。在这些输入输出指令中,必须用各自不同的标号来寻址不同的输入输出交换通道。它们被称作端口号。输入输出端口的输入输出寄存器连接到系统输入输出总线上,处理器经过它可以直接访问输入输出寄存器向从输入输出装置发送接收数据。使用端口号的方式和使用存储器地址的方式相同......”。
4、“.....是使用直接输入输出寻址法的计算机系统的例子。它有存储地址空间位住址,同时,还有个输入输出地址空间位输入输出住址端口号。程控输入输出程控输入输出需要全部数据操作处于处理机执行程序的完全控制之下。因为程序重复地巡查检查个输入输出装置的状态标志,所以有时它被称为巡查,而且它的输入输出操作能与处理器同步。程序不断地巡查个输入输出装置的状态,以发现数据是否是已在输入缓冲中或输出装置有没有为接收从来自处理器的数据做好准备。如果状态显示已备好,则程序将执行条数据传输指令以完成该输入输出操作否则,输入输出装置的忙碌状态将会强迫程序在个忙碌等待回路中循环,直到状态变成已备好为止......”。
5、“.....它形成程控输入输出的典型程序结构。正是这个浪费时间的忙碌等待回路消耗处理机时间,而造成程控输入输出效率很低。处理器必须连续的介入整个的输入输出过程当中。在这时间间隔内,处理器不能够运行任何的有用计算,而仅服务于单独个输入输出装置。对于些慢速输入输出装置,这忙碌等待回路的时间可能很长,足够处理机在输入输出事件发生之前,运行数以百万计指令,如在键盘上的次按键动作。上面叙述的程控输入输出操作模式是以程序的忙碌等待回路为特征的,在它运行时处理器花费时间巡查个输入输出装置。因为处理器专注于个单的作业......”。
6、“.....虽然专注式巡查十分低效,但是有时它是必需的,甚至是不可避免的。在个特别的情形中,如果件紧急的事件需要没有延迟立即响应,则用台专门的计算机做专注式巡查可能是最好的处理方法。旦预期的事件发生,处理器可以立刻反应。举例来说,些实时系统如雷达回波处理系统需要对收入的数据极快的反应,甚至是次中断反应都嫌太慢。在这样的环境之下,只有专注式巡查回路才足够应付。程控输入输出的另个操作模式叫做间歇式巡查或定时巡查。在这个模式中,处理器可在有规则的预期的或事先规划的时间间隔巡查设备。这种设备在许多嵌入式系统中可以看到,其中台专用计算机用于过程控制数据采集环境监测流量计数等......”。
7、“.....通常是按照有规则的时间表进行周期性的巡查,其规划由应用对象的需要决定。这种间歇式巡查方法可以有助于节省回旋式巡查所浪费的时间,并且避免中断处理的复杂性。然而应该注意,间歇式巡查可能不适用些特别的情形,只有个装置被巡查而正确的巡查又定要借助个由中断驱动的时钟才能得到。在这种情况使用定时巡查只能是简单的交替次又次中断需求。中断驱动输入输出中断驱动输入输出是种能避免程控输入输出特有的低效忙碌等待回路的方法。当输入输出设备忙于它的输入输出作业时,处理机不是等待,而是可以运行其他的程序。当输入输出设备完成它的作业而使其状态变为已好时,它将向处理机发出个中断请求,要求的服务......”。
8、“.....以便照顾该输入输出设备的需要。为了响应中断请求,处理器将会首先为正在运行中的程序保存好程序计数器和状态计数器的内容,然后转移控制到对应的中断服务程序,以执行要求的输入输出操作。当中断服务程序已经执行完毕时,如果没有更多的中断请求在等待,处理器将恢复状态寄存器和程序计数器的内容,恢复执行原先被中断的程序。处理器的硬件应该在每条指令执行结束时检查中断请求信号。如果有多个装置同时发行它们的中断请求,处理器必须利用些方法选择哪个首先服务,然后再根据优先权的次序逐个的服务所有其他的中断请求。只有当所有的中断请求都已得到服务,才返回被中断的用户程序。这样......”。
9、“.....而且用较多的时间做有用的工作,而不去运行个忙碌等待回路为单个装置服务。因此,中断驱动输入输出在处理慢速和中速输入输出设备方面是很有效的。此外,中断的观念可以被推广到处理任何由硬件或软件从内部或外部产生的事件。这普遍性问题称为异常事件处理。如果多个中断请求有不同的设备同时发出,处理器应该有种方法识别中断来源而且按照种策略典型的是按优先权处理它们的中断请求。现时只能有个带最高优先权的请求可以得到服务,所有其它的请求都放入个候补等待的队伍之内。在中断服务程序执行服务完毕,处理器应该搜索等待的队列,找出所有正在等待中的旧的或新的中断请求,并按照优先权逐个继续为它们服务......”。
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