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考研408《计算机组成原理》复习笔记，第七章(2)——I/O方式

news 2025/10/22 13:00:48

一、本章学习内容

二、CPU处理I/O方式

1、程序查询方式

首先要注意：

我们主要学的是【程序查询方式的：条件传送方式】

具体【流程】和【优点缺点】总结如下（放大查看）：

尤其流程要记住！！

中间【第3步】开始会进入循环，CPU不断查询设备的状态，看是否状态已就绪
针对这个【CPU查询方式】又分称2种：
【独占查询】：
记住：CPU会花100%的时间在处理【I/O操作】上，会一直在循环等待设备告知CPU自己是否已准备好条件？
而且这种CPU等待设备响应、设备等待CPU发出控制的工作流程是【完全的串行工作方式】

【定时查询】：
周期性查询，在查完一次设备状态后，CPU就可以不用干等而是干别的事，直到下一周期再去查询，直到设备返回响应状态、数据
而这需要注意，【周期】只能尽量短，不能长！因为外设每次返回的数据都会覆盖上一次的数据，若CPU来不及检查，则会导致数据丢失

还有【第5步】在CPU收到设备满足条件的状态信息后
不是一次性持续发完数据，而是【只发一次数据】

然后到【第6步：修改地址和计数器参数】后：
【第7步：判断是否传送完毕】
没有传送完的情况下下一次传送数据依旧要重复【第3步~循环等待设备状态响应】的步骤，每传一次数据都要执行这样的步骤

关于【程序查询方式——定时查询】如何设置查询周期时间

2、程序中断方式

1）中断基本概念

记住下面CPU中断的那个图

提示：通常计组第7章这默认中断都是：外中断+可屏蔽中断

；

然后需要注意的知识点：

1、CPU去响应执行中断的时机是——上一指令的【执行周期结束】、【终端周期开始】
外中断是来自CPU外部的中断信号引起，与CPU执行无关；而内中断才是CPU执行过程中发生的（下图回忆CPU执行指令的过程）

2、中断也分为【中断响应】和【中断处理】2个阶段：
【中断请求】：CPU执行自己的事、外设准备数据，二者【并行工作】！！
【中断响应时】：CPU执行【中断隐指令】
【中断处理时】：CPU执行【中断微服务程序】
【中断微服务程序】前期：传输数据
【中断微服务程序】后期：处理和外设无关的后处理，外设又可以干别的事，CPU与外设二者【再次并行工作】！！！

3、对于上面简略的【CPU响应、处理中断】，结合这个过程图加深印象

2）中断请求

中间那一坨中断的分类只是结合操作系统，让大家回忆知识点的，可以忽略

重点就2个：

1、【开中断】和【关中断】：图中也标出来了，就像开关一样
开：允许中断处理，PSW里的【中断标志位IF：1】
关：屏蔽中断，继续按流程执行当前任务，PSW里的【中断标志位IF：1】

2、【不可屏蔽中断】和【可屏蔽中断】
【不可屏蔽中断】：NMI先发出
不受中断标志位IF影响，管你开、关中断，有中断请求你就必须响应
【中断优先级高】：因为本质就是无论如何都要处理中断啊
比如：拔电源关机、接线短路、时钟中断......
类似非常紧急的紧急通知：医院通知你马上去急诊室看亲人，不管你开不开免打扰，他们都会有办法通知到你而且你必须要马上停下手头的事，先处理这种紧急情况

【可屏蔽中断】：INTR线发出
受中断标志位IF影响，【IF=1开中断】时要响应中断请求
【中断优先级低】：因为你本来都不是很想被中断处理
比如：原子操作
有点类似你朋友天天特么的发屎视频给你，你都懒得回复直接开免打扰了，除非有正事你才关免打扰，回应他的消息

3）中断响应优先级

精华：放大查看

注意点：

【中断请求标记除触发器INTR】：每个中断设置的状态，1就是有中断请求，0就是没事
【中断请求标记寄存器】：存放所有的【中断请求标记除触发器INTR】，让CPU查询到当前谁在发出中断请求
【中断响应优先级】：那么，同时发出中断请求的多个设备不可能都响应，只能根据优先级判断：“先理谁？”
注意：
【中断响应优先级】不可改变！！！一出厂就已经规定死了！！！
只会【根据优先级判断先响应谁】，上面思维导图也明确标明了

另外，【多重中断下】：【中断处理优先级】比【中断响应优先级】牛逼，后面会学

4）中断响应过程

（注意：这个过程是完整的【多重中断】的过程，实际【单重中断】里只有【开头一次：关中断】、【结尾一次：开中断】，中间处理阶段不再开关中断，外界任何中断都屏蔽掉，只处理自己响应了的那【一个中断】）

；

；

⭐【中断向量】

中断识别分为【向量中断】和【非向量中断】

【向量中断】：就是用【软件查询法】，这里简单了解，不深入学
【非向量中断】：用【硬件向量法】
首先明白这三个概念
然后大致的流程就是：
【中断类型号】计算出【向量地址】在向量表的位置
靠【向量地址】找到【中断向量（中断程序的入口地址）】
最终根据【中断向量】找到【中断程序】，开始执行中断
了解一下如何【根据 <中断类型> 计算出 <向量地址> 在哪】