计算机组成原理第5篇输入输出系统.ppt

中断控制器8259A结构示意图 （4） 中断控制器集成芯片的优先排队 （见下图） 二维结构的优先排队 2）屏蔽技术的应用， · 解决中断嵌套的问题。 在多重中断方式下，CPU响应某个中断源的请求后，应禁止响应优先权小于或等于它的中断请求。而可以响应优先权大于它的中断源的请求。 通常采用设置屏蔽码的办法。屏蔽掉优先权低的中断请求，开放优先权高的请求。 · 利用屏蔽技术，动态修改优先权。 中断响应优先权：指由硬件优先排队电路分配的各个中断源在中断响应时的优先关系，一经确定，不易改变。 中断处理优先权：指利用屏蔽字，分配各中断源被处理时的优先关系。可以通过修改屏蔽字的值，改变中断源的优先关系。举例： 四、中断服务程序入口的获取方式 1、 非向量中断 CPU响应中断后 ，产生一个固定的地址，由此地址单元中读取中断查询程序的入口地址，通过软件查询确定中断源，并转入相应的中断服务程序。 如图：以1号单元作为固定地址，该单元中安排一条转移指令，转到地址为nn的查询程序去。 非向量中断法的优点是：简单、易实现，成本低。 缺点是响应的速度慢。 向量中断 （1） 有关的概念 . 中断向量 所有中断服务程序的入口地址和状态字在一起，称做中断向量。 . 中断向量表 所有中断服务程序的入口地址（或包括服务程序的状态字）组织成一维表，存放在一段连续的存储区。该存储区叫“中断向量表。 . 向量地址 存放某中断源的中断服务程序入口地址的单元地址叫向量地址。 （2） 向量中断 响应中断时，由硬件直接产生对应于中断源的向量地址，据此访问中断向量表，从中读取服务程序入口地址，由此转向服务程序。 五、中断响应 1、 CPU响应中断的条件 （1）有中断请求信号产生而且没有被屏蔽； （2）CPU处于开中断状态； （3）在一条指令执行结束时响应中断。 2、 CPU的中断响应过程 CPU响应中断后就进入“中断周期” IT 。 在中断周期，CPU完成三件事： （中断隐指令） （1）关中断、 （2）保护断点、 （3）转向中断服务程序 六、中断处理 中断处理过程分：单级中断方式、多重中断方式。 右图是多重中断方式处理过程的流程图。 处理过程中，有两次关中断、两次开中断。其中在执行中断服务程序的前的开中断、执行后的关中断是为了能在执行中断服务程序时实现中断嵌套。 七、中断接口组成模型 图中的中断控制器是多个设备公用的，它包含有中断优先排队、中断屏蔽等功能电路。 5.5 DMA方式及接口 一、基本概念 1、程序中断方式的不足之处 对于高速的外部设备，采用程序中断方式，会造成数据的丢失。 2、直接内存访问(DMA ) 方式 的定义 DMA方式是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。在这种方式中，DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制，数据交换不经过CPU，而直接在内存和I/O设备之间进行。在数据传送期间不需要CPU的程序干预，而是由DMA控制器向内存发出地址和控制信号，修改地址，对传送的字的个数计数，并且以中断方式向CPU报告传送操作的结束。 3、DMA方式的特点 DMA方式的主要特点是速度快。 由于CPU根本不参加传送操作，因此就省去了CPU取指令、取数、送数等操作。在数据传送过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。内存地址修改、传送字个数的计数等等，也不是由软件实现，而是用硬件线路直接实现的。所以DMA方式能满足高速I/O设备的要求，也有利于CPU效率的发挥。 4、DMA的三种传送方式 （1）停止CPU访问内存（成组连续传送方式） 　　当外围设备要求传送一批数据时，由DMA控制器发一个停止信号给CPU，要求CPU放弃对系统总线的使用权。DMA控制器获得总线控制权以后，开始进行数据传送。在一批数据传送完毕后，DMA控制器通知CPU可以使用内存，并把总线控制权交还给CPU。这种传送方式的时间图如下：  　　 ????????????????????????????????????????????????????????????????? 优点: 控制简单，它适用于数据传输率很高的设备进行成组传送。 缺点: 在