Πώς καταγράφονται οι περιφερειακές συσκευές στην CPU;

Οι περιφερειακές συσκευές δεν "καταγράφονται" άμεσα στην CPU με την έννοια μιας διαδοχικής εγγραφής των γεγονότων. Αντ 'αυτού, επικοινωνούν με την CPU μέσω διαφόρων μηχανισμών, ανάλογα με τον τύπο της συσκευής και την αρχιτεκτονική του συστήματος. Οι βασικές έννοιες είναι διακοπές και πρόσβαση άμεσης μνήμης (DMA) .

1. Διακοπές:

* Πώς λειτουργεί: Μια περιφερειακή συσκευή σηματοδοτεί την CPU όταν χρειάζεται προσοχή (π.χ. ένα πλήκτρο πατήστε σε ένα πληκτρολόγιο, δεδομένα έτοιμα από μια κάρτα δικτύου). Αυτό το σήμα ονομάζεται αίτημα διακοπής (IRQ). Η CPU αναστέλλει την τρέχουσα εργασία της, εξοικονομεί την κατάστασή της και πηδά σε μια ρουτίνα χειριστή διακοπής ειδικά για τη συσκευή που δημιούργησε τη διακοπή. Ο χειριστής επεξεργάζεται το αίτημα της συσκευής (δεδομένα ανάγνωσης, αναγνώριση μιας εντολής κ.λπ.). Μετά την επεξεργασία, η CPU αποκαθιστά την προηγούμενη κατάσταση της και επαναλαμβάνει το διακόπτη της εργασίας.

* ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ: Οι διακοπές δεν καταγράφουν εγγενώς τίποτα. Είναι απλώς ένας μηχανισμός για τα γεγονότα σηματοδότησης. Ωστόσο, ο χειριστής διακοπής * θα μπορούσε * να γράψει πληροφορίες σχετικά με τη διακοπή (π.χ. χρονική σήμανση, αναγνωριστικό συσκευής, δεδομένα που λαμβάνονται) σε ένα αρχείο καταγραφής ή άλλο χώρο αποθήκευσης. Πρόκειται για καταγραφή σε επίπεδο λογισμικού, όχι για άμεση καταγραφή υλικού από την ίδια την CPU.

2. Άμεση πρόσβαση μνήμης (DMA):

* Πώς λειτουργεί: Το DMA επιτρέπει σε μια περιφερειακή συσκευή να μεταφέρει δεδομένα απευθείας προς ή από την κύρια μνήμη χωρίς να περιλαμβάνει την CPU σε κάθε μεταφορά δεδομένων. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για συσκευές υψηλής ταχύτητας όπως σκληρούς δίσκους ή κάρτες δικτύου. Η CPU αρχικοποιεί τη μεταφορά DMA (καθορίζοντας την πηγή, τον προορισμό και το ποσό των δεδομένων), τότε ο ελεγκτής DMA χειρίζεται τη μεταφορά. Μόλις ολοκληρωθεί η μεταφορά, ο ελεγκτής DMA σηματοδοτεί την CPU μέσω διακοπής.

* ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ: Παρόμοια με τις διακοπές, η DMA δεν καταγράφεται απευθείας. Η CPU μπορεί να καταγράψει την έναρξη και το τέλος των μεταφορών DMA για παρακολούθηση απόδοσης ή σκοπούς εντοπισμού σφαλμάτων, αλλά η πραγματική μεταφορά δεδομένων αντιμετωπίζεται από τον ελεγκτή DMA.

3. Χαρακτηρισμένη με μνήμη I/O:

* Πώς λειτουργεί: Ορισμένα περιφερειακά συνδέονται με την CPU μέσω I/O Αυτό σημαίνει ότι οι συγκεκριμένες διευθύνσεις μνήμης εκχωρούνται στα μητρώα του περιφερειακού. Η CPU μπορεί να διαβάσει και να γράψει σε αυτές τις διευθύνσεις για τον έλεγχο των περιφερειακών δεδομένων και ανταλλαγής.

* ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ: Και πάλι, δεν υπάρχει εγγενής καταγραφή. Η CPU μπορεί να διαβάσει δεδομένα από τους περιφερειακούς καταχωρητές και να καταγράψει αυτά τα δεδομένα στη μνήμη ή ένα αρχείο ανάλογα με τις ανάγκες.

Συνοπτικά:

Η CPU δεν διαθέτει ενσωματωμένο "περιφερειακό αρχείο περιφερειακών συσκευών". Η επικοινωνία συμβαίνει μέσω διακοπών και DMA, επιτρέποντας στα περιφερειακά να σηματοδοτούν αποτελεσματικά τα δεδομένα CPU και να ανταλλάσσουν δεδομένα. Οποιαδήποτε καταγραφή της περιφερικής δραστηριότητας εφαρμόζεται μέσω λογισμικού που εκτελείται στην CPU, χρησιμοποιώντας τα δεδομένα που λαμβάνονται μέσω αυτών των μηχανισμών επικοινωνίας. Αυτή η καταγραφή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εντοπισμό σφαλμάτων, παρακολούθησης, ελέγχου ή άλλων σκοπών.