I/O Çeşitleri

Interrupt-Driven I/O
Kesme Odaklı G/Ç
Polling deki tüm problemler kesmeli G/Ç kullanılarak ortadan kaldırılabilir:
Herhangi bir servis isteği olması durumunda harici cihazın bizzat kendisi CPU ‘yu uyarır; CPU ‘nun sorgulamasına gerek yoktur
I/O işlemleri bir aygıt tarafından başlatılır.
Aygıt ya da onun I/O modülü, CPU da bir kesme oluşturmak için bir sinyal oluşturur.
Bu sinyaller kesme hattı-interrupt lines olarak adlandırılır.
Genel bir CPU 8 ila 16 kesme sinyalini destekler.
Genel isimleri: IRQ1, IRQ2, IRQ3, vs.

Interrupt Servisi
Bir kesme meydana geldiğinde (kabul edilir), çalışan mevcut program askıya alınır.
Özel bir rutin kesme servisi işletilir.
Ardından, kesilen program sürdürülür.
Bu rutin kesme, kesme hizmet programı- interrupt service routine (ISR) ya da kesme işleyicisi-interrupt handler olarak adlandırılır.

Registerları Kaydetme
Kesilen programın sürdürülebilmesi için, CPU durumu ve data register kaydedilmelidir. (çünkü ISR süresince değiştirilecek)
ISR çalıştırılmadan önce kaydedilir.
ISR çalıştırıldıktan sonra yeniden geri yüklenir.

Interruptların Kullanımı
CPU dışındaki bir olayı bildiren
Bir tamamlama sinyali olarak
CPU’ya zaman tahsis aracı olarak
Anormal bir durum göstergesi olarak

Harici olaylar için Kesme
Interrupts for External Events
CPU yu bir olaydan ’’event’’haberdar etmek için, bir aygıtta bir olay meydana geldiğinde, bir kesme sinyali oluşur.
Örneğin,
Klavye: Bir tuşa basıldığında, ISR tuş için kod okur)
Notebook kapağı: Kapak kapatıldığında ISR bilgisayarı standby moduna alır)

Interruptların Kullanımı
CPU dışındaki bir olayı bildiren
Bir tamamlama sinyalı olarak
CPU’ya zaman tahsisi aracı olarak
Anormal bir durum göstergesi olarak

Tamamlama Sinyalleri için Kesme
Interrupts for Completion Signals
Bir aygıt bir işlemi tamamladığında bir kesme sinyali oluşur. CPU bu durumu bilmelidir
Örneğin,
Yazıcı: «Çıkış bufferı (tampon) boştur.» CPU daha fazla veri gönderebilir.
Tarayıcı: «Bir veri transferi tamamdır.» (CPU/uygulama imaj verisini işlemeye devam edebilir.)

Interruptların Kullanımı
CPU dışındaki bir olayı bildiren
Bir tamamlama sinyali olarak
CPU ya zaman tahsisi aracı olarak
Anormal bir durum göstergesi olarak

CPU’ya Zaman Tahsisi için Kesme
Interrupts for Allocating CPU Time
multi-tasking sistemler üzerinde yararlıdır – sistemler aynı anda birden fazla programı çalıştırabilir
Örneğin,
Bir zamanlayıcı (timer) CPU ‘yu her 100 µs ye de kesme için programlayabilir.
ISR ‘nin yaptığı iş program görevlendiriciliktir.
(dispatcher program)
Programları çalıştırma örneğin her 100 µs de bir diğer programın çalıştırılmasına geçebilir.

Interruptların Kullanımı
CPU dışındaki bir olayı bildiren
Bir tamamlama sinyali olarak
CPU ya zaman tahsisi aracı olarak
Anormal bir durum göstergesi olarak

Anormal durumlar için Kesme
Interrupts for Abnormal Events
Anormal bir olay anında örneğin sistemin bakıma ihtiyacı ortaya çıktığında bir kesme sinyali oluşur
Örneğin.,
CPU çipinin yanındaki ısı sensörü– eğer ısı aşırı yüksekse, bir kesme üretilir, ISR CPU yanındaki fan ı aktif eder.

I/O Çeşitleri
Programlı I/O
Kesme odaklı (Interrupt-driven) I/O
Doğrudan Bellek Erişimi
(Direct memory access - DMA)

Niçin DMA?
Aygıt ve bellek arasındaki yüksek hızlı blok transferleri için kullanılır
Transfer esnasında CPU görev almaz
Genel DMA aygıtları:
Disk sürücüler,
Hatırlatma (5. slayt)
Keyboard data rate ? 0.01 KB/s (her 100 ms 1 byte)
Disk drive data rate ? 2,000 KB/s (her 0.5 µs 1 byte)
Çok yüksek transfer hızları CPU üzerinde çalışan bir yazılım tarafından kontrol edilmesi zor

Nasıl
CPU DMA denetleyicisine (DMAC) bilgi aktararak DMA operasyonu hazırlar:
Aygıttaki verinin yeri
Bellekteki verinin yeri
Transfer için blok uzunluğu
Transfer yönü
Transfer modu
Aygıt veri transferine hazır olduğunda, DMAC sistem veri yolu kontrolünü alır.

“Kontrolü Alma” (1/2)
CPU
DMAC
BR
BG
BGACK
BR
BG
BGACK
BR = Bus request-Veriyolu Talebi (DMAC: Sistem veri yolu kontrolünü alabilir miyim?)
BG = Bus grant-Veri yolu bağışı (CPU: Evet, buyrun.)
BGACK = BG kabulu (DMAC: Teşekkürler, Kontrol bende.)

DMAC bir BR (“bus request”) sinyali verir
CPU durur (belkide bir komut icrası ortasında!) ve bir BG (“bus grant”) sinyali verir
DMAC BGACK (“bus grant acknowledge”) sinyali verir ve BR bırakır
DMAC sistem veri yollarının kontrolünü alır
DMAC “CPU gibi davranır” ve gerçekleşek transferler için veriyolu sinyalleri üretir (addres, kontrol)
“Kontrolü Alma” (2/2)

BR-BG-BGACK Timing
BR
BG
BGACK
CPU
cycles
CPU
cycles
DMA
cycles
time

I/O Çeşitleri
Programmed I/O
Interrupt-driven I/O
Direct memory access (DMA)

Program-Controlled I/O (DMA)
Data bus
Address bus
Control bus
Memory
DMAC
CPU
Disk

DMA
Data bus
Address bus
Control bus
Memory
DMAC
CPU
Disk

Interrupt-driven I/O (in DMA)
Data bus
Address bus
Control bus
Memory
DMAC
CPU
Disk