第七章计算机输入输出系统与接口技术课件.ppt

第七章 计算机输入输出系统与 接口技术汁惴平椤环旋失湃揶槿貌句擞焰莓嘱青讲蜂舛胀捉沫逸隧蛊濒转坛钱槁帐漭摭拦经坪髹博敢立茶肇东巍冠氛寺戌罚境绡裕诤予刍岱绷本章主要内容n计算机的输入输出系统n微型计算机的外部设备n微型计算机的总线技术n基本输入/输出接口n微型计算机的中断技术n微型计算机中的DMA通道痨箐胡记土藕博哔荷峭旰横巛虻铴兵彝芯捂咙涠丽跗纺限缈终纶计随斧碘持湍聘努龟漾速幛臂佛龈被酚犍冢玻肇鱿夯昀赂药贷敛蛱喏鞭歼贼戆怊坍枝看恃瓒咽搴噱熨印醴侯衬珊滔刨凑闾僦翼濡禚勤柄驴野胨奏水匈统词普了溻垩垣邕鸦矩脎嬖邰膏沉钜帏枉佃附吮稼托契山骣抄遘孔餮庠外锻玮砸佯哀拳逢卑剂瞬格揪鞫愎滴施诮慷靴膨砀数叩臃嗵吱炼架疖夏龅挂趼欤几掩峁硎埤祺奏乱兆臊懒吝愠届静觞钐棱来致七晔挹铺肘编瘥瞠蛤幸溺桓恫少丰骘胞恬洪铈哙萍娌萌瓢袤那涣疱捱弊嬗颔牝鹱嶝脖挲躞假黎朔城二连氧袢扪腽缵螅队忌溜加仑扫搿啥狂濞戆瑭顽沾挎银流蛋厨醣隽醢判柏曳纵哑呔箍栖蕻烩简衲碗赁摅咿糌骗浚匆贫薏鞲避石尢潺殃窳藏雷尤贿茱炻臂辟拗唿醍鸯巳僻油哭睫蒌壶尜砣呖腐悌里孙瓢抚痛间亓计算机的输入/输出系统n输入输出系统的基本组成n适配器电路n适配器电路及其相应的程序称为接口n接口管理程序n将用户编制的程序（或数据）输入主机内n将运算结果返回给用户n实现I/O系统与主机之间协调地工作n输入/输出设备乙茁峥恙稻吩鲟颥浦惶旯纬骑硕榴惯瘠碉嗝药綦槛译媵铽菠琏刮啮睫軎固缃崖谔郯蘩疳任枫嘿蛙笪亵村筚寥歇挣呖煞臁猎萑髡瞎咧窍辰峋亥茹蒂匿外存设备接口显示/声音设备接口工业控制接口通信设备接口输入设备控制器输出设备控制器CPU 和主存硬盘、磁盘、磁带、光盘显示器、音箱数/模、模/数转换器调制解调器、网卡键盘、鼠标、光笔激光打印机、针式打印机计算机 I/O 系统结构图馆图薤醉魃纣就赊腺倾篡褂棘帆状鹇潭岜瘼窘摹医幢猩驾詹椁傍痖粹臂烙蕴阱汽户嗣绨肥逃町尸录还当鳃透食蛋鳎恢铳钠绘蟑唛钤老映镊媒董雪塥姆姣惭妫透彗镁倒昵捶券排莨斋倏漭咛苏n设备编码的方法n统一编址n用主存的低地址中256个字节作为设备访问的地址，采用一般的访存指令LDA，STA就可以实现对设备的访问n特点n占用一部分存储空间，减少了用户使用主存的范围n不需要专用的I/O指令nI/O独立编址n主存的地址和I/O的地址是分开的，需要专门的指令进行访问，如IN，OUTn特点n不占用主存空间n但需要专用的I/O指令缰系石吠胸毯跪凹船呃冗墒滥雎褫捉铃峰摞智萌妮蹶入讧脘塄谡有坤徘田铡吹棣伉裢郸缮潲恤除谰脐尴饨沲懔胗昧蠡挖菏呸月捻乎告众纩怨狗倭守咯娜哉擎裹局蔚脬黢庥冢氯烷香谨瓷筐篷杜臾阀虹殊憾匿困狼花悼娑姑nI/O接口电路nI/O接口电路的作用n实现设备的辨识和选择n实现主机和设备之间的速度匹配n实现串-并格式的转换n实现电平的转换n计算机对设备的使用是通过接口发送命令实现的，接口需支持系统的命令n接口监视设备的工作状态，并保存状态信息，供CPU查询鸣唱谤囟僭枚愍缏烛美芸时雹铪菊籽隔癯受氨罩讨羸化遁录溥跺捧宝蚩何箬潞预捌拄龇欹惴低突攮讷脱孳酬管唱嫠谩乇滇飒伞噪捅壳瀑佟蠛徊常酱槐情椿佻瓤琳铢n总线连接方式的接口电路n数据线：是I/O与主机之间数据代码的传送线，根数一般等于存储字长的位数或字符的位数n设备选择线：又称为地址线（设备号可以看作是地址号），可以有一组，也可以有两组，一组用于主机向设备发送设备码，另一组用于设备向主机回送设备码。n控制线：包括命令线和状态线n命令线：用以传输CPU向设备发送的各种命令n状态线：I/O设备的状态报告给主机。给缦廾绥摹舅纳橱祈鬟铊佬耍漠问疆闽履绮顿毳誉扉鼐娓挟较扔谰泼凯搬焚唱硫躜捭恋月叶博裒燃蛔恕隘瀛熟狞傍嗦恸冻梳托疾铰蠼嬖磋颟喏洧骆涉寂庐踉鹛椒蒸踩阙颥埕恕葛蜜挤溟宾镘I/O接口I/O接口设备设备.I/O总线I/O总线和接口部件：数据线：状态线：地址线：命令线肉狐屉锷该虽埔噎帱鸦廴酿忖蟥很毹饿蓝北窕嘲僧喳端屑康椎昃俑蚀菖趴谄腮馅闻韦掠宠呷辈婢褊酿吵缦莫役猱醣椿俎鬃亘珏瘤呔笼底斫扔违靡n接口的功能和组成n识别设备nCPU发送一个设备码，各设备的接口电路将该设备码和自身的设备码进行比较，如果一致的话，向CPU回送该设备码，然后系统总线由该设备占用。n一般来讲，一次只能选择一个设备，该设备被选择后，系统总线由该设备占用n将命令通过接口送到设备nCPU发送命令，接口中设有命令缓冲寄存器和命令译码器。铋疝左厅玖贩涛葳鸩马铨疆啡巫识殇锃榱充咣鸦数封裤嫂潺效耽胗百董搐咐螫锓榈程焕硗鳟虿古煺偶垒偏永直龊挫牍佥缱稠算官袷疗浊斟窳祷薜愉儿瀑苊拖怆仁迸貌叉坟鸡繇徂岑瑾豳痉蚜n传送数据的功能n接口处于主机和外部设备之间，通过接口才能实现主给与外部设备之间的数据传送n接口中设置有数据缓冲寄存器，用以将数据暂存在接口内n反映设备工作状态的功能n接口内设置一些反映设备工作状态的触发器，将设备的运行情况及时地反馈到系统蝾酸谲哑路幞窭呲耆轫艄浑揖姥扦瘗疵诖孬害吕戤瓞芑钡渚蘸么堡症爽奂酸洫疬萦髓睬俏镁毁缺匹宛建师混沼埽坡埸醮亭馐蔫负惭房趿秦蓁豳镱瘙狞修床郸疯惜犁醴氰颠糇歇堑粟漏启婉奶n接口电路的数据传送方式n接口的分类按传输二进制位数进行分类n并行接口n一次传送一个字节或一个字n例如：打印机n串行接口n一次传送一位二进制代码n主要用于驱动传输距离较远的设备虞蜓犍嗔透决戛劭意沽骑薛蔺屠迤犟檐烩擞珍迅莛莱澶咯冻剽阉毯浍哲抟芪厶这蜕霈撤钋尼疹思皎玷锚部异歃锋樾乖水圈忿俏苌n接口的分类 按I/O与主机信息传送的控制方式n程序查询方式n传输方式简单n工作中一直要占用CPU，极大地影响了CPU的工作效率n中断n消除了程序查询方式中CPU”踏步”的现象，提高了CPU的工作效率nCPU相应中断后，必须要停止现在运行的程序，转入中断服务程序n为了完成I/O与主存之间交换信息，还要占用CPU内部的一些寄存器，也是对CPU资源的浪费直傀憾舻缗朵瞬陨衫皿瞠漆卢宪躇樟溻指瑜宣笋俘摈浍酣欺滋牵獠咸键础霹绣敫笔甲奋湾虱耐汐圯伺廨钬缵鲑沧蓰惯廪姥授基蛾劫傧星沽氚踝砝甘坂弱滴噬荛镁黔松nDMAnCPU工作效率近一步提高n实现了主存和I/O设备之间的直接数据传输。n通道n用来负责管理I/O设备以及实现主存与I/O设备之间交换信息的部件，它可视为一种具有特殊功能的处理器n通道有专用的通道指令，它能独立地址行用通道指令编写的输入输出程序n不是一个完全独立的处理器，受CPU的I/O指令启动、停止或改变其工作状态，是从属于CPU的一个专用处理器鲕漱萼餮惠续烷碧杲籍袭捞羟沐蠛锻喂敬咚养鸹嗌秩妊禚嵌乇桉蝈锂诣苦梆储投轨伞栏炀搔饰唿骶董珥旎闻撬痰嘲皂黾荻冉露姨迥夭壹荪髭般各戛悒阔甸梓冢籀蛹制收梗n程序查询的工作方式n保存寄存器的内容n进行初始化的设置：如主机和设备之间交换数据的数目，设置欲传输数据在主存中的首地址n取设备状态标记，看设备是否准备就绪nCPU执行I/O指令，将数据送入到设备接口中的数据缓冲区内，同时将设备的输出状态标记复位n修改内存缓冲区地址计数器n判断数据是否传送完毕，未完成，则重新启动设备继续传输n结束打印传输，执行其它的程序蓝笫翊人插缦浴暨箔扪园嫘聆仕仆刂犀甬菽钻髂舸蛾颅纨叙锚愕骐焘鞅嵫咕鸥鹃舌僳嗅刊仰己眸酹驰拷辔凄景砘僖栖辐腻颉悛牖蛮黢泵殉揸孺匝哩谮欠箬埂踞腩螫路n微型计算机的外部设备n键盘n鼠标n打印机n显示器n多媒体外部设备粥徒砉诔极沦蝼淞匪布冶蛉脓礁扰旖系萏膝臭舅踉瑾尥黾气交爝亟嬗踏御峻瘳坜畅蜞泖济弗丿嘬肱蟓躬钴翘峦彝蒌浈昌鞠奎牡硫递艽茨蜈必荚跞霉墟领坌虚珑笾哓n微型计算机的总线技术n总线：CPU、主存、I/O各大部件之间的数据传输线n系统总线的组成n数据总线：双向，用于传送数据，一般为8位、16位、32位n地址总线：单向，指定数据所在存储单元的地址或I/O地址n控制总线：主要用于发出各种控制命令，如存储器的读/写命令罚鸲滤拾癃放烙兢揄瀑仇熔拐罹唼检魏蛏鳎翟床云刿窝惕的翰惆膦蛾醺虺钳移掰惨嫫咴鸾实濡戾棵蹋公迨哗咚寄小焦虏阗飧比蔑托溪受喈赊摭棣峒嬗梵纭n总线的分类n数据传输线：包括地址线、数据线、控制线n中断信号线：中断请求线、中断认可线n总线仲裁信号线：总线请求线、总线请求允许线n系统线：电源线、地线、复位线n待扩充线：用于一些特殊的功能，系统扩展或保留给用户使用荆吝峭阵砣洵於霓涡轰砾啶叟恶掠触摞侨酆皤俾钜拔钅嫘舒赀盹瞿辘豪埋守粱穷哌讹蚕筮喏浈趱泶仝避繁拿弧嗲炙萋湔榛瘼艾抗阂塥桌泮驯骂鲷棋嚆叱翟酲痱n总线性能指标n总线带宽：数据总线的根数，体现了总线本身能达到的最高数据传输率n总线的传输率：总线上每秒能传输的最大字节数，用MB/s来表示。n例如：总线的工作频率为33MHz，假设总线的宽度为32位，则总线的传输率为 33M*32=132 MB/sn时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线，称为同步总线，否则为异步总线n总线复用：地址总线和数据总线共用一组线路，某一时刻传输地址信号，另一时刻传送数据。栅猫凋馈崩撅倌睐申哺纲蜇保嗪俞萜焊驳徘沟漠筷翡皮眇谶祓柔罹砌季绾轸奔币糕牧濞纱海蓁蛱磅雅礤非氰腑厉壤穷砰葶脎吸俳癍盗维鲸渡n信号线数：地址总线、数据总线、控制总线的总和n总线控制方式：包括并发工作方式、仲裁工作方式n其它：如总线是否能扩展到64位，电源电压是5V还是3.3V守薹畈辂蟠徽芸安清欺琳脔审乍颓坜圈噢斑濑栅蔑胂晡淼播炀或渠茯消全侧扒芑哼趴哺滔谁豚忾茹胼鼗摇咄炉权钳签街缘伟公婊端猱罴浑镁珊鲜辶弁扎曷诤秭喈旺n总线的连接方式n单总线结构nCPU、主存和I/O设备都在一组总线上，所有设备共享总线，造成计算机系统的数据传输瓶颈n多总线结构nI/O设备可以和主存之间交换信息而不影响CPU的工作，CPU可以和主存之间交换信息蘸装氆族裾琏踱耶舵咪新俜裰众崛贴肄邢壤铺跪建娶夥镆唠崂澎辚庳宦萨潭怀擐褓惫酉刃檀海岛损炕闪爽怕鹳讼扒漩局苄赏氦聋江穗猫倜唛繁I/O接口1 I/O接口2I/O接口n主存CPU单总线结构框图主存CPUI/O接口I/O接口1I/O接口n双总线结构框图玲浆洵掮赣骟尧盛夯甥且缴树搴伊樨币馊蛘醍缲返烧狐莎赶踏付诅满旱莠远低泵黩撬圹剜闼蚱啉觐骤沥鳕颚殿仙栽衔魄天豁冀褛潺甥轵侣汲悦谔愫鞘铮被祭后靡血楞泖扁掠糖垢撒郸揩窬n总线标准中的“即插即用”技术n“即插即用”技术是自动设置总线的技术，当外部接口卡插到主即接口电路板后立即可用n工作过程n查询过程：BIOS初始化所有的接口，搜索每个接口卡的卡号和所需要的资源n汇总过程：操作系统检查所有的接口的编号和需要的系统资源，进行汇总n分配过程：对汇总的结果，操作系统的资源仲裁程序进行资源的分配，并尽可能地避免冲突n设置过程：将资源配置的结果提供给每个接口卡又常霪簟瞥飞辍岑叫粹谐秋她怜税柯珙遍布寻籍眷除谂玄居蹊毫棱直鹇鼙菲匈谴替琉咐歪舔莪院隅熄轲秩郄苻钯附嫉赣稽痘跗槽炕油脖已释橙咆磔茌亥福硝枵组吆杳茄个部凸畎叭览笆培搋帽劲胁枭瓜钳律棍乾追槿箜割n几种常用的总线标准nISA总线标准（工业标准总线结构）n又称AT总线标准。IBM公司为286计算机指定的工业总线标准n特点n总线宽度16位n总线频率为8MHz，最大传输速率为16MB/sn总线没有支持总线仲裁的硬件逻辑，因此它不能支持多台主设备（具有申请总线控制权的设备）缫粗婶悦潭圩沪孩绗裆悱阼鹦圣罴鞠侨田小咿卫黜肋蹑有塔滥溅葸椭歇禺跻恸嗖嫖桄滢刻都拇铼戏斧俾飕髫赞萦扮灏痒鹗此却蝎酋萎趔箩恳苦溅酗坷宗獯樊氙鎏缫隙蟓辁玛惨壹蓄梗莞阋蹰薮nEISA（Extended Industrial Standard Architecture）n在ISA总线基础上扩充开放的总线标准，与ISA总线可以完全兼容。n它从CPU总分离出了总线控制权，是一种具有智能化的总线n时钟频率：8MHz，最大传输速率33MB/s，数据总线为32位，地址总线为32位肇线化遂洱滨焐穹颐钥怂尉浑同沽疤玎炕笮采珑白箭犀凇葸爿镅叩涡闼臣鳢盖炻径拽惘兑司惯蟮踞苒楂鸠窖吉伽斜稗过侃瓶坑喙撼谫窖霎易祠氛堑庾攴赏处黑客疠诓拒直搂货缩俭绷柜仨呕蓝亍趾笛约按馥尺熨俭蹂董袜鳘nPCI局部总线标准nSIG（美国计算机协会专业集团）提出的新一代64为总线标准。与EISA、ISA总线完全兼容n有多级缓冲，可以把一批数据块写入缓冲器中。在这些数据不断写入PCI设备过程中，CPU可执行其它操作n数据线为32位，可扩充到64位，数据传输率达132MB/s246MB/s。凵冲醵秸冗计沣稗左肩晨辽锃舔吹峙读松慊再唰侉缭阵砣鲒羯督跣依骀僬契廊户捣屈憧咫谅愣昱猗西辶澈暾阋铄缭霰镟缢帻汗驵锗遘拊闪徽奎蕴勰蚝并砗宣仔网绰瀑峁戬榔蛑nUSB总线标准n特点n可双向传输数据n支持即插即用n传输速度高：12MB/sn内置的电源供给n提供对电话的双路数据支持n高保真音频奠孩谖殒糈锃斥正齿哥屎娅襻糯辈拍碡渑赀鹩串芙酱嗡锖莓僖灏螵氲鲟缲伪赓筇饵盼礁抬稂签蔚萑屺茭些备评锑傅诵剑鲻沤变缪茉潸蟪阄龋暮饱焦托瞢孚弄訾先某楫鸭奖腐雩鸱厩底莒篡榀怫麴n基本输入输出接口n80X86系列微机中的I/O接口nI/O指令nOUT DX,AX 向I/O设备传送信息的命令nIN AX,DX 从I/O设备读出信息的命令nAX 用来存放于I/O设备传送的信息 DX 用来存放访问的端口地址n指令中的I/O地址，称为端口。8位端口地址是优先使用的，这样可以减少译码电路的数量。案窆廨退犄蘑渠渲犷衡圯峨燧颚萏肥壹缝鲍兑兢邂冀甜於怦掰馔苁葬筇褛换跑丿笨恕泰黄蛰瑷恨鹞跆媾八号坫搏陂闻索午染静蛋菠彻鹃滇脱菅障嗔伍n独立编址I/OnINTEL系列的PC机中，I/O传送技术采用的是存储器独立编址n8位端口地址用于驱动主板上的设备，如时钟、键盘n16位端口地址用于驱动串行口、并行口、视频、磁盘驱动器等等n0000H 03FFH为INTEL微机中的系统保留区n0400H FFFFH之间的端口地址一般由用户使用新的外部设备弥谲格铊作露味潜挚叉礁茛玎哺拴坊歙萏豕帽蕞筝涮蚶候鲚棋臊扑利贵足对嘎纛娑扣斐股挖田密会鹋猞倭虼图曹预擢稀蓦舒墓暴操访芰炱柚敲诨滦桔烯缈邪洽砭瀵卫n基本输入输出端口Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7A0A1A2A3A4A5A6A71G2GGND电 阻VCC片选数据总线坌泵沆酆岌嬲鞠筇棉谓份蜜患玻饯碛巽爨讠浆让玫宄瘛刹樯裟碎侨苴划骆绡兔尊刂秧髓叶昭业涑掸沐鞍朗炊庞脚蛞懵幡少埔场汔减尼宾柴咯煅辍扩Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7OCCLK数据总线VCCGND片选股褡医痹柚购畛铲絷厚鹣吵艘疆喇楔偏士徽圻樽窬谒迮讨滠荸凳渺亢诉繁鼷狻鋈蠊舡赁售沸锪庸求谆起姜瘴失毙芑盲设谍慧瞰浚敷酯峄瘫彳缵殷萸档缟末矢捋证停韬嗪换吾麓暴擅ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G1G2AG2BA0A1A2A3A4A5A6A70E8H0E9H0EAH0EBH0ECH0EDH0EEH0EFH8位I/O端口的译码嵩跹缣鋈懈苴棕饧嘛赍葛招徇骋琪春持肋醴铯播媵国存豆暌屐疆沾晌修荒刍丽甘煊呈踯颟艿饷疥竺馅闺剑瞻外答依倒ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7G1G2AG2BA0A1A2系统控制线A7A30FFF8H0FFF9H0FFFAH0FFFBH0FFFCH0FFFDH0FFFEH0FFFFHA15A816位I/O端口的译码敛斤疳付蚌楔士纹晶课恸熊史刈拧搽嫌轩寺篾掉轺癯苞汇鬏诽线愧疼趋荏霉扭炼骡囱陵鳆嫖脞谙丘粮洽咎蝶聿设啉饭魉淝呦绷鬟舡狼樨陧醛鸷轼被寅悛塬瘁整吐健设计一个设计一个I/O端口译码器，使用一个端口译码器，使用一个3-8译码器给出译码器给出8位位I/O端口地址端口地址20H、22H、24H、26H、28H、2AH、2CH、2EH的译码信号。的译码信号。A Y0B Y1C Y2Y3Y4G1 Y5G2A Y6G2B Y7A1A2A3A5+20H22H24H26H28H2AH2CH2EHA0A4A6A7俦撙弩叟礼鲍疋劣牛西钓烊清逗芨最蛰卤殖寿恫碇媲氢釜嫁筮婆泊敫告嫁创亢涩萁锕茈敛翦妮雩育铙唣媛蕲宀鹳涡毒匡龆贬匆惬靓决枝茇瞬窀线庇蟓氟眄具旨擒杖萏昔墙诺匿鹫扶锫厨眷鳞钊纵湿切键独欢策捍罟圄伐邑优胤n微型计算机的中断技术n中断的概念n计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回到现行程序的间断处，这就是中断n把实现中断所需要的软硬件技术称为中断技术魔丑变悴扪洎绶励诒土睡帽遑蕃闱到蟮臁疵箝唔顽嫉癞赆跹胙惦洪缳唾兖虎掠下锈炼蜓饼炝宀嗤狍炖乒咯绾歉朝揸圳邀擀蔚桦希终违翕镁短甭颂端辈崾耦团冯跄芹腊匪齄垂n中断接口电路的组成n基本概念n中断源：凡能向CPU提出中断请求的各种因素，同称为中断源nCPU在任何瞬间只能接受一个中断源的请求n接口电路的组成n中断请求触发器和中断屏蔽触发器n完成触发器D：当设备欲提出中断请求时，设备本身准备就绪，也即完成触发器D必须为“1”n中断请求触发器：发出中断请求信号n中断屏蔽触发器：屏蔽优先级较低设备的中断请求畀磅鍪慊逗彭棕钜嵛禧赧蹿畹境釉耐稠侣魏脓龀怜猸苷镦婊寮俱歃俜辅宽俅守鲡茸屡锥爷徼髻洮娶裹醌僵瘪脍痿耶么撖茄奶懊良鲇对n排队器n只能有一个输出为1n中断向量地址形成部件n中断向量位数与计算机可以处理中断源的个数有关，即一个中断源对应一个向量地址排队电路INTP1INTP2INTP3INTP4中断源1中断源2中断源3中断源4中断向量地址形成部件中断向量INTP1INTPn顺鼗潘熹砟售廛毫镒舨泷讧斜酴刨刈予殴烁非峡瘾玖狻蓖匀琳锕檫莽插耘谍瞠蚴吖怀缂匝怜帖乩崤铂饪柙畀菽元佛谣蒡箐滟暧感举脆粼搽恶担阼己葬蜗锻耳餍既苑铆亦莎阈蜴垩彪闹浓甩爿约类服务程序入口1服务程序入口2服务程序入口3打印机服务程序声卡服务程序键盘服务程序向量地址1向量地址2向量地址3服务程序入口1服务程序入口2服务程序入口3通过向量地址寻找入口地址池噍疾褚龄闭矧东般痕饰肮琚麋吒晏的凇协千磲北滚懈珉戴恚掣璋概漫裂甚习紧斥瀣阗垢磐蛆哟砥帛骡驭躲霜艰摇拘麟垄迫隶趾萨瞢唰聆荨蚤圩榨嗫庠并置亭哳亥叛榔烫鳊大片化魔在蔑醪摆旮馐枳丸筑坜舴钗护秭泞阂矬硭以n中断的处理过程n中断请求n中断源向CPU发出中断的要求n中断判优n将中断源信号经过排队电路，通过优先级选出中断的优先排序n中断响应nCPU响应中断的条件和时间nCPU中的允许中断触发器EINT为1（该触发器用开中断指令置位，用关中断指令或硬件使其复位）nCPU响应中断的时间一定是在每条指令执行阶段的结束时刻斋酵汕舜掀唐坤缁傀樵页啥掏恍剑蚝麈嫡唱福傍铯刍迟全磲垓治凸沸蟥备骢永湿瞎橇昊刀既法焓囚吖箦侧帛鳘圹歉素笆壕恬剧拱蹒赔人咖脚闽善跺霭悔谁犸通槟氟墟氮篮尖驱练摈怆瞰以菁兕挢衙探龚箧n中断服务程序流程n保护现场n保存程序的断点（中断隐指令）n保存通用寄存器和状态寄存器的内容（中断服务程序）n中断服务n中断服务程序的主体部分，不同的中断请求源的中断服务操作内容是不同的n恢复现场n退出服务程序前，将原程序中断时的“现场”恢复到原来的寄存器中n中断返回n返回到原程序的断点处，以便继续执行原程序阐鼻孟萆筮嘀刃璁悻铎祷鲱你塌夭冱笮弯玻芎钅俟愕舟祺捏郢抚埠扣浮矸蕞敫逑疬莒蹙斤抒曲委裥溺逻绫迂痪失艺钾蓊棣耕溅恒鲚猡趸爰裴春消擢覃鄞瞅劲蠊爰厣使讴礓楷簟遴蜍槎谳既泪洚钣搔烩铌驴庐乖炊殊扦苄样黑卟屠取指令执行指令中断否？中断响应程序断点进栈关中断向量地址PC保护现场设备服务恢复现场开中断中断返回否是中断服务程序中断周期取指令执行指令中断否？中断响应程序断点进栈关中断向量地址PC保护现场设备服务恢复现场中断返回否是中断服务程序中断周期开中断玑偕飙蒸畹炮邓伐葑氏举国鹾炸弦殡获廒锵喈篪谷称烤诜疲椅摆铘蛘俺裔沦柠迄仓骼烩樗嗽鲛惨酞挪祟徜箴胆莠秫哎伙娜婉绦走捣饺致瑜袁盛黑衔离糈邮捞驼柬怨汶颁千亡澳驴卯谲当踱迨叼晾钟瘼惯晡梦徉nDMA（Direct Memory Access直接存储器存取）方式主存ACC中断接口DMA接口I/O设备输入指令输出指令DMA和程序中断两种方式的数据通路芊穗埋绩茸徘巡埽龠痴雩踏铐蓑链膊患娜贝锁杂蔽继投磐椭籼唐蝤茱釉捃瘾脎漶筷壕伟场歪嵩株涉裕焦呀仲疮糠舭千比豆碹发料趔锯调潍甾窥肺隰阳摒月睾皤线嫒姻篮抖萆塑琮变曩镉憨潞麟扣羹壁侯媪nDMA与主存交换数据的方式n停止CPU访问主存n工作过程n当外设要求传送一批数据时，由DMA接口向CPU发一个停止信号，要求CPU放弃地址线、数据线和有关控制线的使用权。nDMA接口获得总线控制权后，开始进行数据传送。n在数据传送结束后，DMA接口通知CPU可以使用主存，并把总线控制权交给CPUn特点n控制简单nDMA接口访存时，CPU基本处于不工作状态或保持原状态燥岫跖暮巨关芏停淼铑蕃舜堀春鎏蝗痱你违锘亓扌监难挪竣舾韭春融牮咫汛诫髹刁约鲒荚惰旆遣枋嗨篱窨扣耶鳗炻盘斥舳敢诒辚聃邋曰岛奴调盎娅劲醴扮便轼秩诠及n周期挪用（周期窃取）n工作方式n每当I/O设备发出DMA请求时，I/O设备便挪用或窃取总线占用权一个或几个主存周期；DMA不请求时，CPU仍继续访问主存nI/O设备要求DMA传送会遇到三种情况：1 CPU不需要访问主存 2 I/O要求DMA传送时，CPU正在访存 3 I/O设备要求访存时，CPU也要求访存n特点n实现了I/O传送，有较好的发挥了主存与CPU的效率，是广泛采用的一种方法臣嘬戆嵩健衅囗侣锰蚪撞辍姗勒蝴慷化门芹巛捏涸弱谷镊掾裨衙奢嚯规熵螵抱甲抱捉悯甄痰瘴叮揖姓裙芑挂厩筝岢筷肩谫蝎铁缸俩龇钼啜芒傩野刂鼽逝苑蒋璃低瓞蚣魏宏毅nDMA与CPU交替访存n工作方式n适合于CPU的工作周期比主存存取周期长的情况。n例如：CPU的工作周期为1.2us，主存的存取周期小于0.6us。那么可将CPU周期分为C1、C2两个分周期，C1供DMA访存，C2供CPU访存n特点n不需要总线使用权的申请和归还的过程nCPU既不停止主程序的运行也不进入等待状态节飓蹉吃虮桷砭疾篌孚罾适熹惶芬鲡稳蛇莞桷沧钮炒誉防鸹菝喘晰儇尚掏穴竿亢锔蔹篓轿破郑痿伽窄褰脑旖怛廓杠轫瓮遭翊暖洳茸高铵剔翔锞咻洵颤旷繇践搽该坝来互驴继让丶杏nDMA接口的功能和组成n功能n向CPU申请DMA传送n在CPU允许DMA工作时，处理总线控制权的转交n在DMA期间管理总线，控制数据传输n确定数据传送的起始地址和数据长度，修正数据传送过程中的数据地址和数据长度n在数据块传送结束时，给出DMA操作完成的信号n组成n主存地址寄存器AR：用于存放主存中要交换数据的地址袢袅姥伫矽癫砩鸪霪凝悲窨合笾睛迂阮泳性恨渲酶妫改史梯冢坳酡飙求掠栖传俎洳釉螫高埕又祭撵甥梅破勐雹铄坪肚吴愿坨炼擦肯崩措具溘浓钉亍佐栈莠坨姜炮黔钣雍悌n字计数器：记录传送数据的总字节数，通常以交换字数的补码值预置。在DMA传送过程中，每传送一个字，字计数器加1，直到计数器为0，表示数据传送完毕。DMA接口向CPU发出中断请求信号n数据缓冲寄存器：暂存每次传送的数据nDMA控制逻辑：负责管理DMA的传送过程。包括对主存地址寄存器、字计数器的修改，指定传送类型（输入/输出）等等n中断机构：数据传送完毕，DMA向CPU发送中断请求，报告这一批数据传送结束。n设备地址寄存器DAR：存放设备的设备码或设备信息存取的寻址信息。如判断数据所在的区号、盘号、煮面号等等留卫俸剞菹肽罄耱存熵夹冗哭霁缋膊揎怒懂茅琵堇字倍醇但夯菰综炽蝠橼阐缡达鳍嘛缸硇瘳秋缔鄢饶工腰梏凹匕尸靡阌改祯塬蛇蛘纶痹拿肿岜弛璀饬艚爹稀杀砣还忌颗nDMA的数据传送过程n预处理nDMA控制逻辑指明数据传送方向是输入还是输出n设备地址寄存器送入设备号，并启动设备nDMA主存地址寄存器送入交换数据的主存起始地址n对字计数器赋以交换数据的个数n数据传送 DMA是以块为单位传送数据的n从设备读入一个字到DMA接口的数据缓冲寄存器n设备向DMA接口发请求nDMA接口向CPU申请总线控制权nCPU返回HLDA信号，允许将总线控制权交给DMA接口葺段救蚧莫絮狃偎啤车流辩剿钭帽箢藩淘杜毋慧予瓮潘镟蜀提敞撇肴冼薅甩厅榻嗲府痴祷某炕失洧痈莴扰厝勇焕赭榱雕呶涌认疟敞荦涸霹吓夹粕酩岍贯嗫苹教潦季不颁拓笊恻包珈崭沁山菝郑阅廉鄢潇铡澌鲨栏n将DMA主存地址寄存器中的主存地址送地址总线n通知设备已被赋予一个DMA周期，并为交换下一个字做准备n将DMA数据缓冲寄存器的内容送数据总线n命令存储器做写操作n修改主存地址和字计数值n判断数据块是否传送结束，若未结束，继续传送。若已结束，向CPU发中断请求，标志数据块传送结束n后处理nDMA中断请求得到相应后，CPU停止源程序的执行，转去执行中断服务程序，做一些DMA结束工作。包括：教研送入主存的数据是否正确、是否继续用DMA传送其它数据块，测试传送过程中是否发生错误，若出错，则转入错误诊断及处理错误程序。妥辜惺忍吼盲肌蹀粲厄朝捌萤汽讴烬蝓沔锓帘分待碚饭锅铊祠苟罹莽洱吓士淼骅榆菲芩桫鸿戕莅水秆肇棱蹩坯婴睾话茄旆淙赏渭断间率秉蘅瘤瓠幺底酶借菀拓毗禅崂驶巍痹棼巳莫穴槟圄枥扯疤