计算机操作系统 5.3输入输出控制方式
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① 通道地址字（CAW）：记录下一条通道指令的地址，其功
能类似于CPU的指令计数器。
② 通道命令字（CCW）：记录正在执行的通道指令，其作用
相当于CPU的指令寄存器。
③ 通道状态字（CSW）：记录通道、控制器、设备的状态，
包括I/O传输完成信息、出错信息、重复执行次数等。
四. 通道控制方式
2. I/O控制过程：
2. DMA传送过程：
（2）DMA控制器控制完成设备与主存间的数据传送
① 磁盘控制器将整块数据从磁盘读入DMA控制器的DR中；
② 磁盘控制器校验读入的数据；
③ 磁盘控制器向DMA控制器发DMA请求
④DMA控制器向CPU请求总线周期，获得总线控制权后：
DR
1B或一个字 数据总线
MAR所指主存单元
⑤ DC--； MAR++；
CPU根据用户的I/O请求生成通道程序 ；将其 放到内存中，并将其首地址放入CAW中
CPU执行“启动I/O”指令，启动通道工作
通道向CPU发应答信号，通知“启动I/O” 指令完成，CPU可继续执行其他进程
通道取出通道程序的下一条指令， 放入CCW中，并执行之
CPU响应中断
否
是最后一条指令吗？ 是 通道向CPU发中断
思考题：
1、磁盘设备的I/O控制方式主要是采用________方式；打印 机的I/O控制方式主要是采用________方式；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、DMA方式是在（ ）之间建立一条直接数据通路。
A. I/O设备和主存
B.两个I/O设备之间
C.I/O设备和CPU
D.CPU和主存
3、通道又称I/O处理机，用于实现（ ）之间的数据传输。
DC==0？
是 向CPU发中断
否 转④
（3）CPU响应中断进行后处理：（CPU完成）
思考：
DMA控制方式与中断驱动控制方式的区别？ （1）对CPU的中断频率不同； （2）数据传输控制不同。
四. I/O通道控制方式
通道控制方式是一种以内存为中心，实现设备和内存间 直接交换数据的控制方式。
1. 通道的运算控制部件：
I/O完成 设备控制器向CPU发中断
CPU响应中 断，传送
数据到内存
5.3 输入/输出控制方式
三. 直接存储器访问（DMA ）I/O控制方式
1. DMA控制方式的特征：
常用于块设备
① 数据传输的基本单位是数据块； 的I/O控制
② 数据传送是在设备与内存之间直接进行的；
③整块数据的传送是在DMA控制器的控制下完成 的，仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才 需CPU干预。
C.系统调用服务程序
D.用户登录程序
6、I/O中断是CPU与通道协调工作的一种手段，所以在（ ） 时，便要产生中断。
A. CPU执行“启动I/O”指令而被通道拒绝接收
B. 通道接收了CPU的启动请求
C. 通道完成了通道程序的执行
D. 通道在执行通道程序的过程中
思考题：
7、某计算机系统中，时钟中断处理程序每次执行时间为2ms （包括进程切换开销），若时钟中断频率为60HZ，试问CPU 用于时钟中断处理的时间比率是多少？
5.3 输入/输出控制方式
程序I/O控制方式 中断驱动I/O控制方式 直接存储器存取（DMA）方式 通道控制方式
5.3 输入/输出控制方式
一.程序I/O方式 （或称循环测试I/O方式）
设备选中，CPU向设备控制器发I/O指令，启动设备
将控制器中的状态寄存器的值busy置为1
同 CPU循环测试busy的值，直到busy=0； 时 进 行 设备控制器控制设备执行I/O操作
A. 内存与外设
B. CPU与外设
C. 内存与Cache
D. CPU与主存
4.计算机系统中，不属于DMA控制器的是（ ）。
A. 命令/状态寄存器
B.内存地址寄存器
C. 数据寄存器
D. 堆栈指针寄存器
思考题：
5、本地用户通过键盘登录系统时，首先获得键盘输入信息的 是（ ）。
A. 命令解释程序
B.中断处理程序
简答：时钟中断频率为60HZ，则中断周期为1/60s，所以比 率是：（2ms）/（1/60s）=12%
三. 直接存储器访问（DMA ）I/O控制方式
2、 DMA控制器：
内含于设备控 制器中
三. 直接存储器访问（DMA ）I/O控制方式
3、 DMA传送过程：
（1）DMA传送前预处理： （CPU完成）
测试设备状态 CPU初始化DMA控制器： • 主存缓冲区首址 → MAR； • 传送数据字节数 → DC； • 设置传输方式 启动设备。
I/O完成
设备控制器置busy=0
CPU传 送到内存
5.3 输入/输出控制方式
二、中断驱动I/O控制方式 ：
常用于字符设备 的I/O控制
设备选中，CPU向设备控制器发I/O指令，启 动设备，并置状态寄存器的允许中断位=1
将控制器中的状态寄存器的busy置为1
特点？
同 当前进程阻塞，CPU调度其他进程执行 时 进 行 设备控制器控制设备执行I/O操作
能类似于CPU的指令计数器。
② 通道命令字（CCW）：记录正在执行的通道指令，其作用
相当于CPU的指令寄存器。
③ 通道状态字（CSW）：记录通道、控制器、设备的状态，
包括I/O传输完成信息、出错信息、重复执行次数等。
四. 通道控制方式
2. I/O控制过程：
2. DMA传送过程：
（2）DMA控制器控制完成设备与主存间的数据传送
① 磁盘控制器将整块数据从磁盘读入DMA控制器的DR中；
② 磁盘控制器校验读入的数据；
③ 磁盘控制器向DMA控制器发DMA请求
④DMA控制器向CPU请求总线周期，获得总线控制权后：
DR
1B或一个字 数据总线
MAR所指主存单元
⑤ DC--； MAR++；
CPU根据用户的I/O请求生成通道程序 ；将其 放到内存中，并将其首地址放入CAW中
CPU执行“启动I/O”指令，启动通道工作
通道向CPU发应答信号，通知“启动I/O” 指令完成，CPU可继续执行其他进程
通道取出通道程序的下一条指令， 放入CCW中，并执行之
CPU响应中断
否
是最后一条指令吗？ 是 通道向CPU发中断
思考题：
1、磁盘设备的I/O控制方式主要是采用________方式；打印 机的I/O控制方式主要是采用________方式；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、DMA方式是在（ ）之间建立一条直接数据通路。
A. I/O设备和主存
B.两个I/O设备之间
C.I/O设备和CPU
D.CPU和主存
3、通道又称I/O处理机，用于实现（ ）之间的数据传输。
DC==0？
是 向CPU发中断
否 转④
（3）CPU响应中断进行后处理：（CPU完成）
思考：
DMA控制方式与中断驱动控制方式的区别？ （1）对CPU的中断频率不同； （2）数据传输控制不同。
四. I/O通道控制方式
通道控制方式是一种以内存为中心，实现设备和内存间 直接交换数据的控制方式。
1. 通道的运算控制部件：
I/O完成 设备控制器向CPU发中断
CPU响应中 断，传送
数据到内存
5.3 输入/输出控制方式
三. 直接存储器访问（DMA ）I/O控制方式
1. DMA控制方式的特征：
常用于块设备
① 数据传输的基本单位是数据块； 的I/O控制
② 数据传送是在设备与内存之间直接进行的；
③整块数据的传送是在DMA控制器的控制下完成 的，仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才 需CPU干预。
C.系统调用服务程序
D.用户登录程序
6、I/O中断是CPU与通道协调工作的一种手段，所以在（ ） 时，便要产生中断。
A. CPU执行“启动I/O”指令而被通道拒绝接收
B. 通道接收了CPU的启动请求
C. 通道完成了通道程序的执行
D. 通道在执行通道程序的过程中
思考题：
7、某计算机系统中，时钟中断处理程序每次执行时间为2ms （包括进程切换开销），若时钟中断频率为60HZ，试问CPU 用于时钟中断处理的时间比率是多少？
5.3 输入/输出控制方式
程序I/O控制方式 中断驱动I/O控制方式 直接存储器存取（DMA）方式 通道控制方式
5.3 输入/输出控制方式
一.程序I/O方式 （或称循环测试I/O方式）
设备选中，CPU向设备控制器发I/O指令，启动设备
将控制器中的状态寄存器的值busy置为1
同 CPU循环测试busy的值，直到busy=0； 时 进 行 设备控制器控制设备执行I/O操作
A. 内存与外设
B. CPU与外设
C. 内存与Cache
D. CPU与主存
4.计算机系统中，不属于DMA控制器的是（ ）。
A. 命令/状态寄存器
B.内存地址寄存器
C. 数据寄存器
D. 堆栈指针寄存器
思考题：
5、本地用户通过键盘登录系统时，首先获得键盘输入信息的 是（ ）。
A. 命令解释程序
B.中断处理程序
简答：时钟中断频率为60HZ，则中断周期为1/60s，所以比 率是：（2ms）/（1/60s）=12%
三. 直接存储器访问（DMA ）I/O控制方式
2、 DMA控制器：
内含于设备控 制器中
三. 直接存储器访问（DMA ）I/O控制方式
3、 DMA传送过程：
（1）DMA传送前预处理： （CPU完成）
测试设备状态 CPU初始化DMA控制器： • 主存缓冲区首址 → MAR； • 传送数据字节数 → DC； • 设置传输方式 启动设备。
I/O完成
设备控制器置busy=0
CPU传 送到内存
5.3 输入/输出控制方式
二、中断驱动I/O控制方式 ：
常用于字符设备 的I/O控制
设备选中，CPU向设备控制器发I/O指令，启 动设备，并置状态寄存器的允许中断位=1
将控制器中的状态寄存器的busy置为1
特点？
同 当前进程阻塞，CPU调度其他进程执行 时 进 行 设备控制器控制设备执行I/O操作