输入输出系统

一、输入输出技术

1．程序查询方式

CPU通过I/O指令询问指定外设当前的状态，如果外设准备就绪，则进行数据的输入或输出，否则CPU等待，循环查询。

2．中断方式

当出现来自系统外部或机器内部，甚至处理机本身的任何例外时，CPU暂停执行现行程序，转去处理这些事件，等处理完成后再返回来继续执行原先的程序。

（1）中断响应时间：从某一个中断源发出中断服务请求到处理机响应这个中断源的中断服务请求，并开始执行这个中断源的中断服务程序所用的这一段时间。

（2）中断处理过程：CPU收到中断请求信号后，如果CPU的中断允许触发器为1，则在当前指令执行完成后，响应中断。

3．DMA方式无需CPU介入，大大提高CPU的工作效率。工作过程大致如下：向CPU申请DMA传送；获CPU允许后，DMA控制器接管系统总线的控制权；在DMA控制器的控

制下，在存储器和外部设备之间直接进行数据传送，在传送过程中不需要中央处理器参与。

怎么考

【试题 1-29】2010年 11月真题 1

在输入输出控制方法中，采用（1）可以使得设备与主存间的数据块传送无需CPU干预。

（1）A．程序控制输入输出 B．中断 C．DMA D．总线控制

分析：DMA(Direcet Memory Access)技术通过硬件控制将数据块在内存和输入输出设备间直接传送，不需要CPU的任何干涉，只需CPU在过程开始启动与过程结束时的处理，实际操作由 DMA硬件直接执行完成， CPU在传送过程中可做别的事情。【答案： C】

【试题 1-30】2010年 5月真题 3

以下关于计算机系统中断概念的叙述中，正确的是（3）。

（3）A．由I/O设备提出的中断请求和电源掉电都是可屏蔽中断

B．由I/O设备提出的中断请求和电源掉电都是不可屏蔽中断

C．由I/O设备提出的中断请求是可屏蔽中断，电源掉电是不可屏蔽中断

D．由I/O设备提出的中断请求是不可屏蔽中断，电源掉电是可屏蔽中断

分析：按照是否可以被屏蔽，可将中断分为两大类：不可屏蔽中断(又叫非屏蔽中断)和可屏蔽中断。不可屏蔽中断源一旦提出请求，CPU必须无条件响应，而对可屏蔽中断源的请求，CPU可以响应，也可以不响应。典型的非屏蔽中断源的例子是电源掉电，一旦出现，必须立即无条件地响应，否则进行其他任何工作都是没有意义的。典型的可屏蔽中断源的例子是打印机中断，CPU对打印机中断请求的响应可以快一些，也可以慢一些，因为让打印机等待是完全可以的。【答案： C】

【试题 1-31】2008年 12月真题 4

下面关于在I/O设备与主机间交换数据的叙述，（ 4）是错误的。

（4）A．中断方式下，CPU需要执行程序来实现数据传送任务

B．中断方式和DMA方式下，CPU与I/O设备都可同步工作

C．中断方式和DMA方式中，快速I/O设备更适合采用中断方式传递数据

D．若同时接到DMA请求和中断请求，CPU优先响应DMA请求

分 析：I/O设备与主机间交换数据主要有5种方式：程序查询方式、程序中断方式、DMA方式、通道方式、IOP，需要考生重点掌握的是中断方式和DMA方式，且DMA传送方式的优先级高于中断方式。

①中断方式

I/O系统与主机之间交换数据时，当I/O系统完成了数据传输后则以中断信号通知CPU。CPU保护现场并转入I/O中断服务程序完成与I/O系统的数据交换。可以看出，中断不仅要求CPU停下来，而且还要CPU处理断点和现场，以及CPU与外设的数据传送，CPU付出很多代价。

② DMA方式

使用DMAC来控制和管理数据传输。在进行DMA时，CPU放弃对系统总线的控制而由DMAC控制总线并提供存储器地址及必须的读写控制信号，实现外设与存储器之间的数据交换。可以看出，DMA请求时CPU暂停一下即可，不需要对断点和现场进行处理，并且是由DMA控制外设与主存之间的数据传送，无需CPU的干预，整个过程只是借用CPU一点时间。

综上所述，本题选项C快速I/O设备更适合采用DMA方式传递数据。【答案：C】