51、计算机系统的I/O与保护机制解析

计算机系统的I/O与保护机制解析

1. I/O相关问题探讨

在计算机系统中，I/O操作是非常重要的一部分，涉及到多个关键问题。

1.1 中断优先级分配

当来自不同设备的多个中断几乎同时出现时，需要使用优先级方案来确定中断服务的顺序。在为不同中断分配优先级时，需要考虑以下问题：
- 设备的重要性：例如，键盘输入对于用户交互至关重要，可能需要较高的优先级。
- 中断的紧急程度：某些中断可能会导致系统出现严重问题，如硬件故障，需要优先处理。
- 设备的使用频率：频繁使用的设备可能需要较高的优先级，以保证系统的响应速度。

1.2 内存映射I/O的优缺点

支持将设备控制寄存器进行内存映射I/O具有以下优点和缺点：
| 优点 | 缺点 |
| ---- | ---- |
| 简化编程：程序员可以像访问内存一样访问设备控制寄存器，提高编程效率。 | 地址空间冲突：可能会与其他内存区域发生地址冲突，需要进行合理的地址分配。 |
| 提高数据传输速度：直接通过内存访问设备，减少了额外的操作，提高了数据传输效率。 | 安全性问题：可能会导致对设备的非法访问，需要进行严格的权限控制。 |

1.3 不同I/O场景的设计选择

在单用户PC上，不同的I/O场景需要不同的设计选择：
| 场景 | 缓冲、假脱机、缓存选择 | 轮询I/O或中断驱动I/O选择 | 原因 |
| ---- | ---- | ---- | ---- |
| 用于图形用户界面的鼠标 | 缓冲 | 中断驱动I/O | 鼠标操作具有随机性，中断驱动I/