主机和外部设备的信息交换

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 主机和外部设备的信息交换,4.3.1,主机和外设的连接方式,1.,辐射式,主机,I/O,I/O,I/O,早期：不易扩展,主机,接口,接口,I/O,I/O,I/O,现在：便于扩展,2.,总线式,主机,接口,接口,I/O,I/O,I/O,便于扩展,总线,3.,通道式,主机,通道,通道,I/O,I/O,I/O,并行能力,提高,4.3.2,信息传送控制方式,1.,直接程序传送方式,用,I/O,指令编程实现信息传送。,（程序查询）,（,1,）外设状态,空闲,工作,结束,启动,完成一次,工作,调用完,再请求,00,01,10,空闲,：调用前，设备不工作；,结束,：调用后，设备完成工作。,在接口中设,置,状态字,表,示这些状态。,（,2,）查询流程,启动外设,外设工作完成？,N,Y,入,/,出操作,（,3,）优缺点,硬件开销小；,实时处理能力差,并行程度低。,（,4,）应用场合,对,CPU,效率要求不高的场合，,或诊断、,调试过程。,2.,中断方式,查询：,（,1,）中断的引入,程序,并行操作,主机,外设,空闲,启动,等待,工作,程序,交换数据,中断：,主机,程序,外设,空闲,启动,工作,程序,请求,中断程序,交换数据,程序,（,2,）中断定义,开中断,一条指令结束,时有中断请求？,N,Y,继续原程序,（,3,）中断流程,CPU,内设置允许中断标志,CPU,暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机事态服务的,中断处理程序,。处理完毕后自动恢复原程序的执行。,=,1,允许响应中断,（,开中断）,=0,不允许响应中断,（,关中断）,启动外设,执行中断服务程序,继续原程序,响应,返回,（,4,）程序安排,例,1.,DJS-100,系列机,允许中断触发器,INT,=,0,关中断,1,开中断,NIOS CPU,；,请求,开中断,NIOS,设备码,；,启动设备,响应,返回,CLI,；,请求,关中断，初始化,启动,；,启动设备,响应,返回,例,2.,PC,系列机,允许中断位,IF,=,0,关中断,1,开中断,STI,；,开中断,（,5,）硬件设置,响应逻辑,CPU,禁止,/,允许设备请求,设备工作完成,（,6,）应用场合,用于中、低速,I/O,操作或处理复杂随机事态。,判优逻辑,请求逻辑,屏蔽逻辑,非屏蔽,CPU,送屏蔽字,(,动态改变设备优先级,),设备提出请求,判别设备优先级,CPU,响应请求，并转相应服务程序入口,CPU,接口,注意区分,CPU,对请求的,屏蔽,和对请求的,响应,。,送屏蔽字,开,/,关中断,3.,直接存储器存取,(,DMA),方式,（,1,）定义,DMA,控制器接,直接依靠硬件实现主存与,I/O,间的数据传送，,传送期间不需,CPU,程序干预。,1),I/O,与,主存,，而不是,I/O,与,CPU,或,I/O,与,主机,。,2),早期由,CPU,控制传送；,现在由,DMA,控制器,控制传送，,管总线权，,传送完毕再交还总线权。,3),传送期间只要,CPU,不访存，可并行操作。,4),传送前和传送后需要程序干预。,（,2,）硬件设置,操作类型,地址计数,控制传送方向,DMA,控制器,接口,提供主存地址,交换量计数,控制传送次数,请求,DMA,中断,数据缓冲,传递请求,暂存交换数据,外设寻址,提供外设地址,初始化信息,（,3,）,DMA,流程,启动外设,一个总线周期结,束时有,DMA,请求？,N,Y,继续程序,传送操作类型、主存首址、,交换量、外设寻址信息,一次,DMA,传送,地址,+,1,交换量,-,1,一条指令结束,时有中断请求？,中断处理,Y,交换量,=0,？,N,Y,申请中断,N,N,a,a,成组方式,单字方式,b,b,c,c,响应,a,主程序,实现初始化。,三个阶段：,程序准备：,DMA,传送：,善后处理：,（,4,）应用场合,用于高速、简单、批量数据,传送。,硬件,实现,M,I/O。,中断处理程序,判断传送的正误。,DMA,与中断的相同点：,能响应随机请求；可并行操作。,DMA,与中断的不同点：,中断：用程序实现中、低速,I/O,传送；能处理复杂,一条指令结束时响应请求。,事态；,DMA,：,用硬件实现高速、简单,I/O,传送；一个总线,周期结束时响应请求。,程序切换,总线权切换,