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中断方式中的并行工作

基本概念

在中断方式中，外设通过发送中断信号来通知CPU它需要服务。这种方式可以让CPU和设备并行工作，具体如下：

1. 设备准备数据传输：设备在进行某项任务，比如数据准备，当它准备好进行数据传输时，它会发送一个中断信号给CPU。

2. CPU继续执行其他任务：在设备准备数据的过程中，CPU不会闲置等待，而是继续执行其他任务。这样可以更高效地利用CPU的计算能力。

3. 中断信号的作用：当设备准备好后，它会向CPU发送一个中断信号。这是一个硬件信号，通知CPU设备已经准备好，可以进行数据传输。

4. CPU处理中断：接收到中断信号后，CPU会暂停当前正在执行的任务，转去处理这个中断请求。处理完中断请求后，CPU会恢复被暂停的任务继续执行。

具体流程

1. 设备进行数据准备：设备开始准备数据，这个过程不需要CPU的参与。

2. CPU执行其他任务：在设备准备数据期间，CPU会继续执行当前的程序或其他任务，不会等待设备。

3. 发送中断信号：设备准备好数据后，发送中断信号通知CPU。

4. CPU响应中断：

   • 保存现场：CPU会先保存当前任务的状态（即“现场”），以便稍后能恢复。
   • 处理中断：然后CPU会转去执行中断处理程序，与设备进行数据传输。

1. 程序查询方式

程序查询方式是一种简单的输入/输出（I/O）数据传输方式。在这种方式下，CPU通过轮询的方式不断查询外设的状态寄存器，判断外设是否准备好进行数据传输。由于这种方式需要CPU主动查询并处理，因此主机和设备是串行工作的。

2. 中断方式

中断方式通过外设向CPU发送中断请求信号来进行数据传输。CPU在接收到中断请求后，暂停当前的操作，转而处理中断请求。这种方式减少了CPU的等待时间，提高了系统效率，但主机和设备仍可以并行工作。

3. DMA方式

直接内存访问（DMA）方式允许外设直接与内存进行数据传输，而不需要CPU的干预。DMA控制器负责管理数据传输过程，CPU只需启动和结束传输过程即可。这种方式大大提高了数据传输效率，使得主机和设备能够并行工作。

4. 通道

通道是一种独立于CPU的专用I/O处理器，用于管理复杂的I/O操作。通道控制器可以直接控制外设进行数据传输，而不需要CPU的干预，从而实现主机和设备的并行工作。

结论

在程序查询方式下，CPU需要不断查询外设的状态寄存器，判断外设是否准备好进行数据传输。因此，主机与设备是串行工作的。而其他几种方式（中断方式、DMA方式和通道）都允许主机与设备并行工作，从而提高了系统效率

区别：
查询方式：CPU与设备串行工作、数据传送与主程序串行工作；
中断方式：CPU与设备并行工作、数据传送与主程序串行工作；
DMA方式：CPU与设备并行工作、数据传送与主程序并行工作。

适用范围：
查询方式：适合于工作不太繁忙的系统；
中断方式：适合于CPU任务比较忙的情况下，尤其适合实时控制和紧急事件的处理；
DMA方式：适合于需要高速而又频繁地与存储器进行批量的数据交换的I/O设备。
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程序查询方式的信息交换控制只由主机执行程序实现，当主机执行I/O操作时，发出查询信号，若外设准备就绪，则开始信息交互，然后判断信息传输是否结束，没有则继续发送查询信号直至信息传输结束。当有多台外设时，按各个外设的优先级依次进行，外设与CPU属串行。

程序中断方式则一般是通过外设来通知CPU何时中断当前主程序来与外设进行数据交互，何时再回去继续执行自己的主程序，外设与CPU各搞各的，属并行。

DMA（直接存储器访问方式）外设可以直接与主存储器进行数据交互，与CPU没多大关系。

通道方式实现了多个外设共享一个DMA控制器，CPU在进行I/O操作前，准备通道程序、数据缓冲区然后给设备和通道发送启动命令，接下来的数据传输交给已经被设定好程序的通道控制器完成。信息传输结束后返还中断信号给CPU，外设与CPU属并行。