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在程控I/O传输中,如果cpu不支持中断功能,它如何知道何时进行I/O操作?

在程控I/O传输中,如果CPU不支持中断功能,它可以通过轮询的方式来判断何时进行I/O操作。轮询是一种主动查询的方式,CPU会周期性地检查I/O设备的状态,以确定是否需要进行I/O操作。具体步骤如下:

  1. CPU发送一个I/O指令给设备控制器,要求进行数据传输。
  2. 设备控制器接收到指令后开始执行I/O操作。
  3. CPU进入一个循环中,不断地查询设备控制器的状态。
  4. CPU通过读取设备控制器的状态寄存器来获取设备的状态信息,例如是否准备好进行数据传输。
  5. 如果设备控制器的状态表明设备已准备好,CPU就会执行数据传输操作。
  6. 如果设备控制器的状态表明设备还未准备好,CPU会继续轮询,直到设备准备好为止。
  7. 一旦数据传输完成,CPU会继续执行后续的指令。

虽然轮询方式可以实现I/O操作,但它会占用大量的CPU时间和资源。为了提高效率,现代计算机通常采用中断方式来处理I/O操作。中断方式下,设备控制器可以向CPU发送中断请求,通知CPU进行I/O操作,从而减少了CPU的轮询负担。

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为了避免这种内存映射 I/O 的情况,硬件必须有选择性的禁用缓存,例如,每个页面上禁用缓存,这个功能为硬件和操作系统增加了额外的复杂性,因此必须选择性的进行管理。...首先 CPU 通过设置 DMA 控制器的寄存器对进行编程,所以 DMA 控制器知道将什么数据传送到什么地方。...块模式,DMA 控制器告诉设备获取总线,然后进行一系列的传输操作,然后释放总线。这一操作的形式称为 突发模式(burst mode)。...当一个 I/O 设备完成的工作后,它就会产生一个中断(默认操作系统已经开启中断),通过总线上声明已分配的信号来实现此目的。主板上的中断控制器芯片会检测到这个信号,然后执行中断操作。...超标量的设计,可能更加糟糕 ? 每个指令都可以分解成为微操作,微操作有可能乱序执行,这取决于内部资源(如功能单元和寄存器)的可用性。

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(2)机制与策略分离 a.机制:基本操作,元操作 b.策略:机制的基础上通过一定算法实现具体功能 c.机制放入内核,策略实现各种服务器 (3)微内核功能:将处理器、存储器等功能的机制部分放入微内核,...中断处理程序通过查找页表,得到该页在外存的物理块后,启动磁盘I/O将所缺之页调入内存。 页面置换:在请求调页时,如果内存不足,那么需要从内存调出一页程序或数据送至磁盘的对换区。...设备控制器是计算机的一个实体。它是CPUI/O设备之间的接口。接受从CPU发出来的命令,并去控制I/O设备工作。一个设备控制器上,可以连接一个或多个设备。...I/O系统的层次及功能:(软件) 用户层软件 设备独立性软件:与具体物理设备无关的程序接口 设备驱动程序:I/O进程与设备控制器之间的通信程序 中断处理程序:上下文切换 硬件:执行I/O操作 中断处理程序...当一个进程请求I/O操作时,该进程将自己挂起,直到I/O设备完成I/O操作后,设备控制器便向CPU发送一次中断请求,CPU响应后便转向中断处理程序,设置运行现场,中断处理程序(挂起的那个进程)执行响应的处理

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处理数据的地方就是寄存器修改,当寄存器没有要找的数据是,就会去一级缓存找,如果一级缓存没有数据就会去二级缓存找,依次查找知道从磁盘中找到,然后加载到寄存器。...所以任何时候想要激活控制器,设备驱动程序从操作系统接收操作指令,然后将它转换成对应设备的基本操作,并把操作请求放置寄存器才能完成操作的。每个寄存器表现为一个IO端口。...举个例子,一个网卡接收到外来IP的请求,网卡也有自己的缓存区,CPU讲网卡的缓存拿到内存中进行去读,先判断是不是自己的IP,如果是就开始拆报文,最后会获取到一个端口号,然后CPIU自己的中断控制器去找这个端口...,这个我们称之为中断的上半部分,而后来真正来处理这个请求的叫做下半部份 DMA: 直接内存访问,大家都知道数据的传输都是总线上实现的,CPU是控制总线的使用者,某一时刻到底是有哪个I/O设备使用总线是由...总线有三个功能分别是:地址总线(完成对设备的寻址功能),控制总线(控制各个设备地址使用总线的功能)以及数据总线(实现数据传输)。

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方法: 绝对装入方式 在编译时,如果知道程序驻留在内存的什么位置,那么编译程序将产生绝对地址的目标代码。 程序的逻辑地址与实际内存地址完全相同,无需对程序和数据的地址进行变换。...3、通道的基本概念及分类; 虽然CPUI/O设备之间增加了设备控制器后,已能大大减少CPUI/O的干预,但当主机所配置的外设很多时,CPU的负担仍然很重。...CPU必须不停地循环测试I/O设备的状态端口,当发现设备处于准备好(Ready)状态时,CPU就可以与I/O设备进行数据存取操作。...中断方式: 当I/O设备结束(完成、特殊或异常)时,就会向CPU发出中断请求信号,CPU收到信号就可以采取相应措施。...(4)中断处理程序,用于保存被答断进程的CPU环境,转入相应的中断处理程序进行处理,处理完毕再恢复被中断进程的现场后,返回到被中断的进程。

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Or is I/O blocking? 这是为什么呢?当你写的程序运行的越来越慢,但是代码里面看不到任何警告,这时候你该如何解决呢。假如你不知道操作系统是如何工作的,要怎么去调试这个问题呢?...使用内存映射IO时,OS会在内存中分配缓冲区,并通知I / O设备使用该缓冲区将数据发送到CPUI / O设备与CPU异步操作,完成后中断CPU。...直接内存访问: 一些设备如键盘等慢速设备传输一个字节后会对主CPU产生中断如果诸如磁盘的快速设备为每个字节生成中断,则操作系统将花费大部分时间来处理这些中断。...直接内存访问(DMA)意味着CPU允许I / O模块直接读写内存。DMA模块本身控制主存储器和I / O设备之间的数据交换。CPU仅在传输的开始和结束时参与,并且仅在传输完整个块后才中断。...控制器使用源和目标指针(何处读取/写入数据),计数器来跟踪传输的字节数和设置,包括I / O和存储器类型,中断CPU周期状态。

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/O设备一般是由执行I/O操作的机械部分和执行控制I/O的电子部件组成 (1)执行I/O操作的机械部分就是一般的I/O设备 (2)执行控制I/O的电子部件称为设备控制器或适配器 ① 为了能够使CPU设备控制器的各个寄存器进行通信...数据寄存器:用来存放传输的数据 状态寄存器:用来记录设备当前所处状态 2) 中断方式 所谓“中断”是一种使CPU暂时中止正在执行的程序而转去处理特殊时间的操作。 引起中断的时间称为中断源。...程序中产生的中断,由CPU的某些错误结果(如,计算机溢出)产生的中断称为“内中断”,由外部设备控制器引起的中断称为“外中断” 3) 直接存储器存取方式(DMA方式) 特点:能使I/O设备直接和内存储器进行成批数据的快速传输...CPU彻底从I/O解放出来。...CPU进行善后处理和启动。 通道是一个独立于CPU的,专门用来管理输入/输出操作的处理机。 通道是通过执行通道程序并与设备控制器共同实现对I/O设备的控制的。 规定了设备应该执行的各种操作的顺序。

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操作系统第七篇【设备管理】

设备管理概述 计算机系统的一个重要组成部分是I/O系统,该系统包括用于实现信息输入、输出和存储功能的设备和相应的设备控制器,在有些大型机,还有I/O通道或I/O处理机。...-** 通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器,使CPUI/O操作达到更高的并行度**。...这种轮询的方式,因为CPU中断机构,使 I/O设备无法向CPU报告已完成了一个字符的输入操作,所以需要CPU不断地测试I/O设备的状态。...也就是说,引入中断之后,每当设备完成I/O操作,便以中断请求方式通知CPU,然后进行相应处理。但由于CPU直接控制输入输出操作,每传达一个单位信息。 相对程序IO方式,CPU资源得以有效地利用。...之所以属于外设,是因为它是处理器的编程控制下来执行传输的。 值得注意的是,通常只有数据流量较大(KBps或者更高)的外设才需要支持DMA能力,这些应用方面典型的例子包括视频、音频和网络接口 ?

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内核如何从网卡接受数据,传统的经典过程: 1、数据到达网卡; 2、网卡产生一个中断给内核; 3、内核使用I/O指令,从网卡I/O区域中去读取数据; 但是,这一种方法,有一种重要的问题,就是大流量的数据来到...,网卡会产生大量的中断,内核中断上下文中,会浪费大量的资源来处理中断本身。...另一个问题,就是从网卡的I/O区域,包括I/O寄存器或I/O内存中去读取数据,这都要CPU去读,也要占用CPU资源,“CPUI/O区域 读,然后把放到内存(这个内存指的是系统本身的物理内存,跟外设的内存不相干...如何合并或切分数据包 为了更有效率的执行把数据包增到或从socket缓冲区删除这类操作而使用了链表,或者叫数据包链。next和prev指针用于这个场景。...快速分配和释放 无论何时创建数据包都会分配一个数据结构,此时会用到快速分配器。比如,如果数据通过10Gb的以太网传输,每秒会有超过一百万个对象被创建和销毁。

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漂亮的复制零_一张图片有很多小图片组成

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原来 8 张图,就可以搞懂「零拷贝」了

没有 DMA 技术前,I/O 的过程是这样的: CPU 发出对应的指令给磁盘控制器,然后返回; 磁盘控制器收到指令后,于是就开始准备数据,会把数据放入到磁盘控制器的内部缓冲区,然后产生一个中断CPU...简单理解就是,进行 I/O 设备和内存的数据传输的时候,数据搬运的工作全部交给 DMA 控制器,而 CPU 不再参与任何与数据搬运相关的事情,这样 CPU 就可以去处理别的事务。...具体过程: 用户进程调用 read 方法,向操作系统发出 I/O 请求,请求读取数据到自己的内存缓冲区,进程进入阻塞状态; 操作系统收到请求后,进一步将 I/O 请求发送 DMA,然后让 CPU 执行其他任务...如果服务端要提供文件传输功能,我们能想到的最简单的方式是:将磁盘上的文件读取出来,然后通过网络协议发送给客户端。...,这样做是为了减少磁盘的寻址操作; 内核也会「预读」后续的 I/O 请求放在 PageCache ,一样是为了减少对磁盘的操作; 于是,传输大文件的时候,使用「异步 I/O + 直接 I/O」了,就可以无阻塞地读取文件了

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