微机接口技术 2004.5.10
微机接口技术 2004 . 5 . 10
第七章数据传送机制 1.程序控制方式 无条件传送方式、查询传送方式 2.中断传送方式 3.直接存储器访问(DMA)方式
第七章 数据传送机制 1．程序控制方式 无条件传送方式 、查询传送方式 2．中断传送方式 3．直接存储器访问（DMA）方式
1程序控制方式 无条件传送方式 又称同步传送方式,用于外设在任何时刻 都已准备好数据或处于接收数据状态的情况. 无条件传送方式用于输入时一般需要三态 缓冲器,用于输出时一般需要锁存器
无条件传送方式 又称同步传送方式,用于外设在任何时刻 都已准备好数据或处于接收数据状态的情况. 无条件传送方式用于输入时一般需要三态 缓冲器,用于输出时一般需要锁存器
查询传送方式 通常外围设备工作速度较慢,为了确保在数 据传送过程中CPU与外设同步,CPU就必须了解外 围设备的状态.如果输入设备已准备就绪,或输 出设备不“忙”,就进行数据传送;否则,CPU继 续查询外设状态 从硬件上来说,接口电路包括状态口和数据 口两部分,分别由不同的片选信号选中;外设要有 相应的能够反映其工作状态的电路
查询传送方式 通常外围设备工作速度较慢,为了确保在数 据传送过程中CPU与外设同步,CPU就必须了解外 围设备的状态.如果输入设备已准备就绪,或输 出设备不“忙” ,就进行数据传送;否则,CPU继 续查询外设状态. 从硬件上来说, 接口电路包括状态口和数据 口两部分,分别由不同的片选信号选中;外设要有 相应的能够反映其工作状态的电路
查询传送过程 首先启动设备,CPU等待外围设备完成接收 或发送数据的准备工作; 在等待时间内,CPU不断地用一条测试指令 检测外围设备工作状态标志触发器 日测试到标志触发器已置成“完成”状 态,即进行数据传送
查询传送过程: 首先启动设备,CPU等待外围设备完成接收 或发送数据的准备工作; 在等待时间内,CPU不断地用一条测试指令 检测外围设备工作状态标志触发器; 一旦测试到标志触发器已置成“完成”状 态,即进行数据传送
向IO模块CPU->ⅠO 特点: 发出读命令 控制简单; 读O模 /O->CPU 块状态 CPU和外设 不就绪 能串行工作, 检查状态 出错 系统效率低 由O模 10->CPU CPU在任一时 读取字 刻只能和一个 向存储器CPU->存储器 外设交换信息。 写入字 结束? 下一指令
• 特点： – 控制简单; – CPU和外设只 能串行工作， 系统效率低; – CPU在任一时 刻只能和一个 外设交换信息。 向I/O模块 发出读命令 读I/O模 块状态 由I/O模块 读取字 向存储器 写入字 结束？Y 检查状态 N 出错 不就绪 就绪 CPU->I/O I/O->CPU I/O->CPU CPU->存储器 下一指令
2.中断传送方式 程序中断传送( program interrupt transfer) 过程: 通常在程序中安排一条指令,发出 START信号启动外 围设备 然后主机继续执行程序.当外围设备完成数据传送的 准备后,外围设备向CPU发“中断请求”(NT)信号 CPU接到请求后若可以停止正在运行的程序,则在 条指令执行完后(非流水线计算机,转去执行“中断服 务程序”; 完成传送数据工作,通常传送一个字或一个字节; 传送完毕仍返回原来的程序
• 程序中断传送(program interrupt transfer) – 过程： • 通常在程序中安排一条指令,发出START信号启动外 围设备； • 然后主机继续执行程序.当外围设备完成数据传送的 准备后,外围设备向CPU发“中断请求”(INT)信号； • CPU接到请求后若可以停止正在运行的程序,则在一 条指令执行完后(非流水线计算机),转去执行“中断服 务程序” ； • 完成传送数据工作,通常传送一个字或一个字节； • 传送完毕仍返回原来的程序
特点: 由于系统在启动外围设备后到数据的准备 完成这段时间内一直在执行原程序,不是处于踏 步等待状态而仅仅在外围设备交换数据的准备 工作完成之后才中止程序的执行,转而进行数据 传送因此,这在一定程度上实现了CPU和外围 设备的并行工作
特点： 由于系统在启动外围设备后到数据的准备 完成这段时间内一直在执行原程序,不是处于踏 步等待状态,而仅仅在外围设备交换数据的准备 工作完成之后才中止程序的执行,转而进行数据 传送.因此,这在一定程度上实现了CPU和外围 设备的并行工作
有多台外设依次启动后,可同时进行数据交换的准备工 作,若在某一时刻有几台外围设备发出中断请求信号, CPU可根据预先规定好的优先顺序,按轻重缓急去处理 几台外设的数据传送,从而实现了外围设备的并行工作 但对于一些工作频率较高的外设,例如,磁盘,磁带等,数据 交换是成批的,且单位数据之间的时间间隔较短,如果也 采用程序中断方式,将造成信息丢失
– 有多台外设依次启动后,可同时进行数据交换的准备工 作，若在某一时刻有几台外围设备发出中断请求信号， CPU可根据预先规定好的优先顺序,按轻重缓急去处理 几台外设的数据传送,从而实现了外围设备的并行工作. – 但对于一些工作频率较高的外设,例如,磁盘,磁带等,数据 交换是成批的,且单位数据之间的时间间隔较短,如果也 采用程序中断方式,将造成信息丢失
3.直接存储器访问(DMA)方式 直接存储器存取( direct memory access)方式 基本思想是在外围设备和主存之间开辟直接的数 据传送通路 在正常工作时,所有工作周期均用于执行CPU的程序 当外围设备完成输入或输出数据的准备工作后,占用总 线一个工作周期,和主存直接交换数据 这个周期过后,CPU又继续控制总线执行原程序如此 重复,直到整个数据块的数据传送完毕.这项工作是由 /O系统中增设的DMA控制器完成的,由它给出每次传 送数据的主存地址,并统计已传送数据的个数以确定是 否传送结束 除了在数据块传送的起始和结束时需用中断分别进行 前处理和后处理外无需CPU的频繁禾预.主存储器被 并行工作的CPU和O子系统所共
• 直接存储器存取(direct memory access)方式 – 基本思想是在外围设备和主存之间开辟直接的数 据传送通路. • 在正常工作时,所有工作周期均用于执行CPU的程序. • 当外围设备完成输入或输出数据的准备工作后,占用总 线一个工作周期,和主存直接交换数据. • 这个周期过后,CPU又继续控制总线执行原程序.如此 重复,直到整个数据块的数据传送完毕. 这项工作是由 I/O系统中增设的DMA控制器完成的,由它给出每次传 送数据的主存地址,并统计已传送数据的个数以确定是 否传送结束. • 除了在数据块传送的起始和结束时需用中断分别进行 前处理和后处理外,无需CPU的频繁干预.主存储器被 并行工作的CPU和I/O子系统所共享