计算机和外设的数据传输.ppt

中断传送方式 是一种使CPU中止正在执行的程序（例行程序），转去处理特殊事件（中断服务程序）的操作。 例行程序 第n+1条指令 第n条指令 断点 中断服务程序 中断方式输入接口的工作原理 中断方式输入接口的工作原理 ①输入设备准备好1个数据，发选通信号 ②数据送输入锁存器；中断请求触发器置1 ③若中断屏蔽触发器未屏蔽，Q#=1，发INT# ④若IF=1，CPU在执行完当前指令后从INTA#向接口发中断响应信号 ⑤接口收到INTA#后，将中断类型号送数据总线 ⑥CPU根据中断向量确定中断处理程序入口地址 ⑦CPU执行中断处理程序 可屏蔽中断的响应和执行 中断优先级问题的解决 中断优先级 作用：解决系统中同时有多个设备以中断方式与CPU传输数据的问题 接口部件：可编程的中断控制器 中断排优及响应过程 CPU通过INTR和INTA#引线与中断控制器相连 输入输出接口的中断请求信号并行送至中断优先级管理电路 中断优先级管理电路为各级中断请求信号分配优先级 中断优先级 确定优先级最高的中断请求后，将中断类型寄存器低3位（对应中断请求序号）送中断服务寄存器 中断控制器向CPU发中断请求，若IF=1，CPU发中断响应信号INTA# 中断控制器将中断类型号送CPU 说明： 上述过程中，优先级较低的中断请求受到阻塞 中断处理完成，中断服务寄存器对应位清0后，优先级较低的中断请求才有可能得到响应 CPU 内存 外设 数据通道 数据通道 非DMA方式 (包括程序控制方式和中断方式) DMA方式 DMAC 内存 外设 数据通道 DMA方式 存储器直接存取(Direct Memory Access，DMA)方式 DMA接管总线，直接在内存和外设之间传送数据 DMA控制器的功能 ①接到外设DMA请求时向CPU发总线请求信号HOLD ②CPU发总线请求响应信号HLDA ，DMA接管总线 ③DMA将地址送地址总线，设置存储器地址指针 ④在DMA传送期间能发读/写控制信号 ⑤能设置需传送的字节数，传送期间自减，至0结束 ⑥传送结束，向CPU发DMA结束信号，将总线控制权交还给CPU DMA传输(输出)单个数据的过程 DMA传输(输出)单个数据的过程 ①接口准备就绪，发一个DMA请求 ②DMA控制器向CPU发总线请求信号HOLD ③CPU发总线请求响应信号HLDA ，DMA接管总线 ④DMA控制器将地址送地址总线 ⑤DMA请求得到确认 ⑥内存通过数据总线将数据送接口数据锁存器 ⑦DMA发结束信号结束总线请求 ⑧ CPU收回总线控制权 DMA控制器的基本配置 组成：控制寄存器、状态寄存器、地址寄存器和字节计数器 从接口向内存传输一个数据块 ①接口准备就绪，发一个DMA请求 ②DMA发总线请求，CPU响应，DMA接管总线 ③DMA控制器将地址寄存器内容送地址总线 ④DMA控制器向接口发确认DMA传输信号 ⑤数据送到地址总线所指出的内存单元 ⑥地址寄存器的值加1 ⑦字节计数器的值减1 ⑧如字节计数器的值不为0，回到①;否则结束 DMA控制器的工作特点 一方面是一个接口电路 另一方面是总线主设备 查询、中断和DMA方式的特点 查询方式的特点 CPU通过执行程序不断读取和测试外设状态 缺点： CPU使用效率低 实时性差：多外设系统中，轮流查询每个外设 中断方式的特点 是一种使CPU中止正在执行的程序，转去处理随机性事件的操作 优点：CPU和外设并行工作，大大提高CPU效率 缺点：CPU传数据；保存和恢复断点、标志和现场；进入中断处理程序和弹出断点时都要清除指令对列花费时间 DMA方式的特点 DMA控制器拥有总线控制权，数据在内存外设间直接传输 计算机和外设的数据传输 本章重点难点： 接口的功能 CPU和外设之间的数据传输方式—中断方式和DMA方式 本章需掌握的内容： 1. 外部设备为什么通过接口电路和主机总线相连？ 2. CPU和输入输出设备之间有几类信号？ 3. 接口和端口的区别？ 4. 接口的功能？ 5. CPU和外设之间的数据传输方式（程序方式、中断方式、DMA方式）的简单工作原理 一、接口的基本概念 接口：CPU与外设之间的连接部件 分类： 使CPU正常工作的辅助电路 提供时钟信号：8253/8254 接收中断请求：8259A 输入/输出接口电路 完成CPU与外设之间的信息传送 例如键盘、显示器、磁盘及打印机等 存储器 ROM 存储器 RAM 微处 理器 CPU I/O 接口 I/O 设备 AB DB CB 一、接口的基本概念 存储器与总线直接相连的原因 品种(ROMRAM)和功能(保存信息)单一 存取速度基本与CPU的工作速度匹配 一、接口的基本概念 外设通过接口与总线相连的必要性： 种类繁多：输入设备/输出设备/输入输出设备 传输