(13)CPU与外设之间数据传送6.1.2.ppt

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1、第1页电气工程学院电气工程学院6.1.2 CPU与外设之间的数据传送与外设之间的数据传送概述概述主机与外设之间数据传送用以下几种方式：主机与外设之间数据传送用以下几种方式：无条件无条件 查询查询 中断中断 DMA IOP处理器处理器1）无条件方式）无条件方式：CPU需要从外设读取数据时，直接使用需要从外设读取数据时，直接使用IN指令；需要对外设输出数据时，指令；需要对外设输出数据时，直接使用直接使用OUT指令。没有其它操作。指令。没有其它操作。实际上实际上“隐含隐含”了一个条件：了一个条件：外设时刻准备着！外设时刻准备着！当当CPU从外设读取时，外设从外设读取时，外设必须准备好了必须准备好了有

2、效数据；有效数据；当当CPU对外设传送数据时，外设已经对外设传送数据时，外设已经作好了接收准备作好了接收准备。适合于随时处于适合于随时处于“准备好状态准备好状态”的外设。的外设。2）查询方式）查询方式 适合于适合于CPU与低速外设的数据传送与低速外设的数据传送*访问某一端口的必要条件：访问某一端口的必要条件：（1）发出该端口的）发出该端口的地址地址（2）发出控制）发出控制I/O操作的控制信号（使操作的控制信号（使M/IO=0）（3）确定对）确定对I/O端口端口读读还是还是写写（W/R）IN、OUT 指令满足这三个条件指令满足这三个条件第2页电气工程学院电气工程学院Pd：Data Port 数据

3、口数据口 Ps：Status Port 状态口状态口 IN AL，PORT ；（地址，；（地址，M/IO=0，W/R=0）OUT PORT，AL ；（地址，；（地址，M/IO=0，W/R=1）输输 入入装装 置置锁存器锁存器数据数据D&三三 态态缓冲器缓冲器三三 态态缓冲器缓冲器RQM/IOW/RM/IOW/R5VPd地地址址Ps地地址址地址地址译码译码状态口状态口数据口数据口数据通道数据通道地址总线（A7-A0）端口地址信号端口地址信号状态信号通道状态信号通道数据数据去数据去数据总线总线DB选通信号选通信号状态状态信号信号主：数据主：数据 辅：状态信号辅：状态信号查询输查询输入入第3页电气工

4、程学院电气工程学院查询输查询输出出三三 态态缓冲器缓冲器输输 出出装装 置置锁存器锁存器数据数据&QRDM/IOW/RM/IOW/R5VPdPs地址地址译码译码数据口数据口地址总线地址总线（A7-A0）ACK数据总线数据总线DB状态口状态口去数据总线去数据总线DB状态信息状态信息BUSY(D0位位)“BUSY”*把输出数据打入数据锁存器的同时，把把输出数据打入数据锁存器的同时，把Q置置1，作为，作为“忙忙”信号，信号，送入缓冲器（送入缓冲器（1）；）；CPU读取该信号，读取该信号，暂缓输出下一个数据暂缓输出下一个数据。*外设取走数据，可以接受下一个数据时，发出外设取走数据，可以接受下一个数据时

5、，发出ACK信号，信号，使使Q为为0，作为，作为“空闲空闲”信号，送入缓冲器（信号，送入缓冲器（1），），CPU读取该信读取该信号，号，输出下一个数据。输出下一个数据。第4页电气工程学院电气工程学院*多台外设的查询多台外设的查询1）循环查询）循环查询1号外号外设设准准备备好？好？执执行行1号外号外设设服服务务程序程序 2号外号外设设准准备备好？好？执执行行2号外号外设设服服务务程序程序：N号外号外设设准准备备好？好？执执行行N号外号外设设服服务务程序程序 Y N N N Y Y 继续查询继续查询 结结束束 Y 优先级优先级比较器比较器或或RDY7 RDY6 RDY0：b2b1b0D3 D2 D

6、1 D02）优先查询）优先查询任意一个外任意一个外设设准准备备好，或好，或门门都有都有输输出，出，D3=1 如如果果有有两两个个以以上上的的外外设设准准备备好好，输输出出级级别别最最高高的的外外设设编编码码。如如：4、3、0都都准准备备好好，输出输出000000 RDY0 001 RDY1 111 RDY7：第5页电气工程学院电气工程学院3）中断）中断传传送方式送方式 查询查询方式的方式的问题问题：大量的：大量的时间时间用在用在“询问询问”上，上，实时实时性差。性差。外中断外中断的含义：的含义：当当前前程程序序外外 设设 n中中断断服服务务程程 序序 CPU INTR中断请求触发器中断请求触发

7、器 外设外设n CPU在在执执行当前程序行当前程序过过程中，外程中，外设设n希望希望CPU暂暂停当前程序的停当前程序的执执行，行，转转而而执执行行外外设设n所需要的服所需要的服务务程序。程序。CPU在一定条件下，响在一定条件下，响应应外外设设的中断的中断请请求，保留返回地求，保留返回地址，址，执执行中断服行中断服务务程序，程序，执执行完行完毕毕，返回断点。，返回断点。INTR maskable Interrupt Request 可屏蔽外中断请求输入引脚可屏蔽外中断请求输入引脚高档高档CPU执行一条指令的时间是执行一条指令的时间是s级，甚至级，甚至ns级级第6页电气工程学院电气工程学院 *在中

8、断方式下，在中断方式下，CPU把用于把用于查询查询的的时间时间用来用来执执行各种程序行各种程序，当外，当外设设准准备备好数据或可以接收数据好数据或可以接收数据时时，外，外设设向向CPU发发出中断出中断请请求，求，CPU在在满满足一定足一定条件后，条件后，暂暂停停执执行当前程序，行当前程序，转转入中断服入中断服务务程序，程序，读读入或入或输输出数据，撤除中断出数据，撤除中断请请求信求信号，然后返回断点号，然后返回断点继续执继续执行当前程序。行当前程序。*中断中断请请求触求触发发器器：产产生并保持中断生并保持中断请请求信号，直到求信号，直到CPU响响应应中断后才撤除中断后才撤除。输输 入入装装 置

9、置锁存器锁存器数据数据D&三三 态态缓冲器缓冲器RQM/IOW/RM/IOW/R5VPdPs地址地址译码译码数据口数据口地址总线地址总线（A7-A0）控制口控制口CPU数据总线数据总线选通选通信号信号&DQ数据线数据线D0位位INTR中断请求中断请求触发器触发器I/O环节的环节的中断允许触发器中断允许触发器第7页电气工程学院电气工程学院4）直接存储器存取传送方式）直接存储器存取传送方式DMA（Direct Memory Access）控制）控制5）专专用用I/O处处理机理机传传送方式送方式 即即 IOP（Input/Output Processor）方式）方式 IOP处处理理机机用自己的用自己的专专用指令和程序，用指令和程序，专门专门负责负责数据的数据的输输入和入和输输出；出；主主CPU负责负责数据数据处处理和其它工作。理和其它工作。DMAC DMA控制器控制器外设外设 I/O存存 储储 器器CPUDMAREQ MOV MOV IN OUT I/O与与M直接数据直接数据传传送送