主機(jī)和外部設(shè)備的信息交換.ppt

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1、第三節(jié)主機(jī)和外部設(shè)備的信息交換4.3.1主機(jī)和外設(shè)的連接方式1.輻射式主機(jī)I/OI/OI/O早期：不易擴(kuò)展主機(jī)接口接口I/OI/OI/O現(xiàn)在：便于擴(kuò)展2.總線式主機(jī)接口接口I/OI/OI/O便于擴(kuò)展總線3.通道式主機(jī)通道通道I/OI/OI/O并行能力提高4.3.2信息傳送控制方式1.直接程序傳送方式用I/O指令編程實(shí)現(xiàn)信息傳送。（程序查詢）（1）外設(shè)狀態(tài)空閑工作結(jié)束啟動(dòng)完成一次工作調(diào)用完再請(qǐng)求000110空閑：調(diào)用前，設(shè)備不工作；結(jié)束：調(diào)用后，設(shè)備完成工作。在接口中設(shè)置狀態(tài)字表示這些狀態(tài)。（2）查詢流程啟動(dòng)外設(shè)外設(shè)工作完成？NY入/出操作

2、（3）優(yōu)缺點(diǎn)硬件開銷??；實(shí)時(shí)處理能力差,并行程度低。（4）應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)CPU效率要求不高的場(chǎng)合，或診斷、調(diào)試過程。2.中斷方式查詢：（1）中斷的引入程序并行操作主機(jī)外設(shè)空閑啟動(dòng)等待工作程序交換數(shù)據(jù)中斷：主機(jī)程序外設(shè)空閑啟動(dòng)工作程序請(qǐng)求中斷程序交換數(shù)據(jù)程序（2）中斷定義開中斷一條指令結(jié)束時(shí)有中斷請(qǐng)求？NY繼續(xù)原程序（3）中斷流程CPU內(nèi)設(shè)置允許中斷標(biāo)志CPU暫時(shí)中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)去執(zhí)行為某個(gè)隨機(jī)事態(tài)服務(wù)的中斷處理程序。處理完畢后自動(dòng)恢復(fù)原程序的執(zhí)行。=1允許響應(yīng)中斷（開中斷）=0不允許響應(yīng)中斷（關(guān)中斷）啟動(dòng)外設(shè)執(zhí)行中斷服務(wù)程序繼續(xù)原程序響

3、應(yīng)返回（4）程序安排例1.DJS-100系列機(jī)允許中斷觸發(fā)器INT=0關(guān)中斷1開中斷NIOSCPU；請(qǐng)求開中斷NIOS設(shè)備碼；啟動(dòng)設(shè)備響應(yīng)返回CLI；請(qǐng)求關(guān)中斷，初始化啟動(dòng)；啟動(dòng)設(shè)備響應(yīng)返回例2.PC系列機(jī)允許中斷位IF=0關(guān)中斷1開中斷STI；開中斷（5）硬件設(shè)置響應(yīng)邏輯CPU禁止/允許設(shè)備請(qǐng)求設(shè)備工作完成（6）應(yīng)用場(chǎng)合用于中、低速I/O操作或處理復(fù)雜隨機(jī)事態(tài)。判優(yōu)邏輯請(qǐng)求邏輯屏蔽邏輯非屏蔽CPU送屏蔽字(動(dòng)態(tài)改變?cè)O(shè)備優(yōu)先級(jí))設(shè)備提出請(qǐng)求判別設(shè)備優(yōu)先級(jí)CPU響應(yīng)請(qǐng)求，并轉(zhuǎn)相應(yīng)服務(wù)程序入口CPU接口注意區(qū)分CPU對(duì)請(qǐng)求的屏蔽和對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)

4、。送屏蔽字開/關(guān)中斷3.直接存儲(chǔ)器存取(DMA)方式（1）定義DMA控制器接直接依靠硬件實(shí)現(xiàn)主存與I/O間的數(shù)據(jù)傳送，傳送期間不需CPU程序干預(yù)。1)I/O與主存，而不是I/O與CPU或I/O與主機(jī)。2)早期由CPU控制傳送；現(xiàn)在由DMA控制器控制傳送，管總線權(quán)，傳送完畢再交還總線權(quán)。3)傳送期間只要CPU不訪存，可并行操作。4)傳送前和傳送后需要程序干預(yù)。（2）硬件設(shè)置操作類型地址計(jì)數(shù)控制傳送方向DMA控制器接口提供主存地址交換量計(jì)數(shù)控制傳送次數(shù)請(qǐng)求DMA中斷數(shù)據(jù)緩沖傳遞請(qǐng)求暫存交換數(shù)據(jù)外設(shè)尋址提供外設(shè)地址初始化信息（3）DMA流程啟動(dòng)

5、外設(shè)一個(gè)總線周期結(jié)束時(shí)有DMA請(qǐng)求？NY繼續(xù)程序傳送操作類型、主存首址、交換量、外設(shè)尋址信息一次DMA傳送地址+1交換量-1一條指令結(jié)束時(shí)有中斷請(qǐng)求？中斷處理Y交換量=0？NY申請(qǐng)中斷NNaa成組方式單字方式bbcc響應(yīng)a主程序?qū)崿F(xiàn)初始化。三個(gè)階段：程序準(zhǔn)備：DMA傳送：善后處理：（4）應(yīng)用場(chǎng)合用于高速、簡(jiǎn)單、批量數(shù)據(jù)傳送。硬件實(shí)現(xiàn)MI/O。中斷處理程序判斷傳送的正誤。DMA與中斷的相同點(diǎn)：能響應(yīng)隨機(jī)請(qǐng)求；可并行操作。DMA與中斷的不同點(diǎn)：中斷：用程序?qū)崿F(xiàn)中、低速I/O傳送；能處理復(fù)雜一條指令結(jié)束時(shí)響應(yīng)請(qǐng)求。事態(tài)；DMA：用硬件實(shí)現(xiàn)高速、

6、簡(jiǎn)單I/O傳送；一個(gè)總線周期結(jié)束時(shí)響應(yīng)請(qǐng)求。程序切換總線權(quán)切換