软考笔记

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难度中等（★★）
建议时长60分钟
本课难点
  • “中断 vs DMA”CPU参与程度的区分（DMA 仅初始化；中断需CPU执行服务）
  • 中断处理流程中的关键词：保存现场/断点/向量表/ISR（题干常拆开描述）
  • DMA 的响应时机：CPU 在完成当前总线周期后才交出总线控制权
  • 查询/中断/DMA 的效率排序与适用场景（低速外设/高速批量传输）

1.8 输入输出技术 ​

本课核心知识点手绘速记（SVG）

📝 学习目标 ​

  • 理解 I/O 本质：CPU 控制主存与外设的数据交换
  • 掌握三种控制方式的对比与排序（CPU利用率/效率）
  • 熟悉中断处理流程中的关键术语：保存现场、断点、向量表、中断服务程序
  • 记住 DMA 的典型考点：数据传输过程 CPU 不参与；总线周期结束后才让出总线

🎯 知识点 ​

1) I/O 的矛盾 ​

  • 外设慢、主存相对快
  • 如果 CPU 一直等外设，会严重浪费 CPU 时间

2) 三种常考 I/O 控制方式 ​

按效率从低到高（课堂结论）：

  1. 程序查询方式（Polling）
    • CPU 不停询问 I/O 是否完成
    • CPU 利用率最低
  2. 程序中断方式（Interrupt）
    • I/O 完成后发中断请求
    • CPU 不必一直查询，效率更高
  3. DMA 方式（Direct Memory Access）
    • 由 DMAC 控制 I/O 与主存直接交换
    • CPU 只做初始化，不参与传输过程，效率最高

3) 中断处理过程（概念题高频） ​

典型流程：

  1. 外设/I/O 完成 → 发出中断请求
  2. CPU 响应中断：
    • 保存现场（保存断点与关键寄存器等，一般通过栈）
  3. 查 中断向量表，获得中断服务程序入口地址
  4. 执行 中断服务程序（ISR）
  5. 恢复现场，返回断点继续执行原程序

4) DMA 的关键考点 ​

  • DMA 用于高速、批量数据传输
  • DMAC 向总线裁决逻辑提出总线请求
  • CPU 在完成当前总线周期后才把总线控制权交给 DMAC（常考问法）

🧠 难点与易错点 ​

  • 易错1：认为中断“不需要CPU执行指令”
    • 中断需要 CPU 执行中断响应/服务流程
  • 易错2：认为 DMA “完全不需要 CPU”
    • DMA 需要 CPU 初始化，但数据搬运过程 CPU 不参与

🔑 关键词解释 ​

  • DMAC：DMA Controller，直接内存访问控制器。
  • 总线周期（bus cycle）：CPU 一次占用总线完成读/写的周期。
  • 断点（breakpoint）：被中断打断的位置，用于返回继续执行。

🔍 联想扩展（软设题型） ​

  • “哪种方式不需要 CPU 执行指令？” 常见正确：DMA。
  • “突发事件使CPU暂停现行程序，转去服务后返回” → 中断定义题。

🧪 例题（按难度） ​

简单（3题） ​

单选
从“CPU 利用率/效率”角度，三种 I/O 控制方式的典型排序（低 → 高）是：
单选
CPU 响应中断后，为了找到对应的中断服务程序入口地址，通常需要查询：
单选
CPU 响应中断时，为了能够“服务完返回原程序继续执行”，通常要先做的关键动作是：

中级（3题） ​

例题1（CPU参与程度） ​

单选
计算机系统常用的 I/O 控制方式中，哪一种方式在数据传输过程中不需要 CPU 执行指令？

例题2（中断定义） ​

单选
计算机运行过程中遇到突发事件，要求 CPU 暂时停止正在运行的程序，转去为该事件服务，服务完毕后自动返回原程序继续执行。该过程称为：

例题3（DMA响应时机：课堂考点） ​

单选
CPU 在什么时刻响应 DMA 请求，将总线控制权交给 DMAC？

困难（1题） ​

多选
关于 DMA 的说法正确的是：（可多选）

📚 本课小结 ​

  • 查询：CPU不停问，效率最低
  • 中断：完成后举手通知，CPU利用率高
  • DMA：DMAC搬数据，CPU不参与传输过程，效率最高