硬件7輸入輸出接口

1、第七章第七章 計(jì)算機(jī)輸入輸出接口計(jì)算機(jī)輸入輸出接口I/OI/O接口的概念、功能、結(jié)構(gòu)與編址方式；接口的概念、功能、結(jié)構(gòu)與編址方式；并行接口和串行接口的主要特點(diǎn)；并行接口和串行接口的主要特點(diǎn)；主機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式；主機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式；中斷的概念、中斷響應(yīng)的條件與過(guò)程、中中斷的概念、中斷響應(yīng)的條件與過(guò)程、中斷系統(tǒng)的功能及中斷處理方法；斷系統(tǒng)的功能及中斷處理方法；總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)及常見(jiàn)的微機(jī)總線(xiàn)?？偩€(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)及常見(jiàn)的微機(jī)總線(xiàn)。本本 章章 要要 點(diǎn)：點(diǎn)：27.1 輸入輸出接口的基本知識(shí)輸入輸出接口的基本知識(shí)7.1.1 輸入輸出接口的概念及功能輸入輸出接口的概念及功能一、輸入輸出接口的引入一、輸入

2、輸出接口的引入1 1、外設(shè)類(lèi)型不同：、外設(shè)類(lèi)型不同：機(jī)械、電子、機(jī)電、電磁機(jī)械、電子、機(jī)電、電磁2 2、傳送信息類(lèi)型：、傳送信息類(lèi)型：數(shù)字量、模擬量數(shù)字量、模擬量3 3、傳送方式：、傳送方式：串行、并行串行、并行4 4、傳送速度、編碼方式不同、傳送速度、編碼方式不同三、功能三、功能二、概念二、概念輸入輸出：輸入輸出：CPU或主存與外設(shè)（或主存與外設(shè)（I/O設(shè)備）交換信息的過(guò)程。設(shè)備）交換信息的過(guò)程。輸入輸出接口：輸入輸出接口：是計(jì)算機(jī)中協(xié)調(diào)、匹配外設(shè)與主機(jī)正常工作是計(jì)算機(jī)中協(xié)調(diào)、匹配外設(shè)與主機(jī)正常工作所設(shè)置的邏輯部件及相應(yīng)的控制軟件，簡(jiǎn)稱(chēng)所設(shè)置的邏輯部件及相應(yīng)的控制軟件，簡(jiǎn)稱(chēng)I/O口?？凇?

3、1、能進(jìn)行地址譯碼和設(shè)、能進(jìn)行地址譯碼和設(shè)備選擇備選擇; ;2 2、能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖和數(shù)、能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖和數(shù)據(jù)鎖存據(jù)鎖存; ;3 3、能完成信息格式和電、能完成信息格式和電平的轉(zhuǎn)換平的轉(zhuǎn)換; ;4 4、能保證數(shù)據(jù)傳送的定時(shí)、能保證數(shù)據(jù)傳送的定時(shí)與協(xié)調(diào)。與協(xié)調(diào)。7.1.2 輸入輸出接口的基本結(jié)構(gòu)輸入輸出接口的基本結(jié)構(gòu)CPU和外設(shè)之間通常傳遞的信息：數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制和外設(shè)之間通常傳遞的信息：數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制一、組成一、組成寄存器組、控制邏輯電路、主機(jī)與接口和接口與寄存器組、控制邏輯電路、主機(jī)與接口和接口與I/O設(shè)備之設(shè)備之間的信號(hào)聯(lián)接線(xiàn)、地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)等信號(hào)線(xiàn)。間的信號(hào)聯(lián)接線(xiàn)、地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)等信號(hào)線(xiàn)

4、。CPU控制電路控制電路DRSRCRI/O設(shè)備設(shè)備地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)IO/MRDWR數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寄存器寄存器 控制控制寄存器寄存器都由數(shù)據(jù)都由數(shù)據(jù)總線(xiàn)傳送總線(xiàn)傳送 狀態(tài)狀態(tài)寄存器寄存器接口電路中具有不同地址，可以由接口電路中具有不同地址，可以由CPU進(jìn)行讀進(jìn)行讀/寫(xiě)操作的寄存寫(xiě)操作的寄存器。通常有數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。器。通常有數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。u（一）數(shù)據(jù)口（一）數(shù)據(jù)口u數(shù)據(jù)：外設(shè)輸入給數(shù)據(jù)：外設(shè)輸入給CPU或從或從CPU輸出給外設(shè)的各種數(shù)據(jù)信息。輸出給外設(shè)的各種數(shù)據(jù)信息。u數(shù)據(jù)口用于完成輸入與輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)口用于完成輸入與輸出數(shù)據(jù)。u（二）狀態(tài)口（二

5、）狀態(tài)口u狀態(tài)：反映外設(shè)當(dāng)前工作狀態(tài)的信息。狀態(tài)：反映外設(shè)當(dāng)前工作狀態(tài)的信息。如輸入設(shè)備是否準(zhǔn)備好如輸入設(shè)備是否準(zhǔn)備好（READY）；）；輸出設(shè)備是否忙（輸出設(shè)備是否忙（BUSY）等。等。u狀態(tài)（狀態(tài)（輸入）口，用于使輸入）口，用于使CPU了解外設(shè)狀態(tài)。了解外設(shè)狀態(tài)。u（三）控制口（三）控制口u控制：控制：CPU發(fā)出的對(duì)外設(shè)或接口的控制信息。如外設(shè)的啟動(dòng)或停止，接發(fā)出的對(duì)外設(shè)或接口的控制信息。如外設(shè)的啟動(dòng)或停止，接口的工作模式設(shè)置等?？诘墓ぷ髂Ｊ皆O(shè)置等。u控制（輸出）口，用于完成控制（輸出）口，用于完成CPU的控制操作。的控制操作。u數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息都由數(shù)據(jù)線(xiàn)傳送，因此要通過(guò)不同的

6、端數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息都由數(shù)據(jù)線(xiàn)傳送，因此要通過(guò)不同的端口來(lái)區(qū)分。口來(lái)區(qū)分。二、端口的概念二、端口的概念7.1.3 I/O接口分類(lèi)接口分類(lèi)n1、傳送方式、傳送方式n并行和串行并行和串行串行接口串行接口：接口與外設(shè)之間以：接口與外設(shè)之間以串行方式傳送數(shù)據(jù)，即每個(gè)字串行方式傳送數(shù)據(jù)，即每個(gè)字或字節(jié)逐位依次傳送。或字節(jié)逐位依次傳送。n3、協(xié)調(diào)配合方式協(xié)調(diào)配合方式n程序傳送、中斷傳送、程序傳送、中斷傳送、DMAn4、電路規(guī)模、電路規(guī)模n簡(jiǎn)單接口、可編程接口、外設(shè)接口適配器簡(jiǎn)單接口、可編程接口、外設(shè)接口適配器并行接口并行接口：接口與外設(shè)之：接口與外設(shè)之間以并行方式傳送數(shù)據(jù)，間以并行方式傳送數(shù)據(jù)，

7、即各位數(shù)據(jù)同時(shí)傳送。即各位數(shù)據(jù)同時(shí)傳送。n2、收發(fā)配合方式收發(fā)配合方式n同步和異步同步和異步傳送方式傳送方式7.1.4 輸入輸出接口的編址方式輸入輸出接口的編址方式n在接口電路中通常都具有多個(gè)可由在接口電路中通常都具有多個(gè)可由CPU進(jìn)行讀寫(xiě)進(jìn)行讀寫(xiě)操作的寄存器操作的寄存器端口。不同計(jì)算機(jī)對(duì)端口的編端口。不同計(jì)算機(jī)對(duì)端口的編址方式不同。址方式不同。l2、I/O端口獨(dú)立編址端口獨(dú)立編址給給I/O接口中的各端口提接口中的各端口提供與存儲(chǔ)器空間完全分供與存儲(chǔ)器空間完全分開(kāi)、完全獨(dú)立的開(kāi)、完全獨(dú)立的I/O地址地址空間。空間。l1、存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址、存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址將將I/O接口中的端口地接口中的端口地址與存

8、儲(chǔ)單元統(tǒng)一編址與存儲(chǔ)單元統(tǒng)一編址。址。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：訪(fǎng)存指令可訪(fǎng)問(wèn)端口，：訪(fǎng)存指令可訪(fǎng)問(wèn)端口，指令類(lèi)型多；端口地址空間指令類(lèi)型多；端口地址空間大。大。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：占用存儲(chǔ)器空間；速：占用存儲(chǔ)器空間；速度慢。度慢。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：專(zhuān)門(mén)的：專(zhuān)門(mén)的I/O指令，與訪(fǎng)指令，與訪(fǎng)存分開(kāi)；執(zhí)行速度快；不占存分開(kāi)；執(zhí)行速度快；不占內(nèi)存地址空間。內(nèi)存地址空間。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：端口地址范圍小。：端口地址范圍小。7.2 主機(jī)與外設(shè)間的信息傳送方式主機(jī)與外設(shè)間的信息傳送方式 一、程序直接控制傳遞方式一、程序直接控制傳遞方式二、程序中斷控制方式二、程序中斷控制方式三、直接內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)方式三、直接內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)方式DMA四、輸入、輸出處理機(jī)方式四、

9、輸入、輸出處理機(jī)方式7.2.1 程序直接控制傳送方式程序直接控制傳送方式優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n較好協(xié)調(diào)主機(jī)與外設(shè)之間的時(shí)間差異；較好協(xié)調(diào)主機(jī)與外設(shè)之間的時(shí)間差異；n所用硬件少。所用硬件少。J缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：n主機(jī)與外設(shè)只能串行工作，主機(jī)與外設(shè)只能串行工作，CPU效率低；效率低；n主機(jī)一個(gè)時(shí)間段只能與一個(gè)外設(shè)進(jìn)行通信主機(jī)一個(gè)時(shí)間段只能與一個(gè)外設(shè)進(jìn)行通信。讀外設(shè)狀態(tài)讀外設(shè)狀態(tài)就緒？就緒？讀讀/寫(xiě)寫(xiě)YN一、無(wú)條件傳送方式一、無(wú)條件傳送方式 無(wú)需了解外設(shè)狀態(tài)，但要求外設(shè)隨無(wú)需了解外設(shè)狀態(tài)，但要求外設(shè)隨時(shí)處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)。時(shí)處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)。二、有條件傳送方式二、有條件傳送方式查詢(xún)式傳送查詢(xún)式傳送 外設(shè)工作情況無(wú)法

10、預(yù)先知道或無(wú)外設(shè)工作情況無(wú)法預(yù)先知道或無(wú)規(guī)律時(shí)一般采用。規(guī)律時(shí)一般采用。 適用于對(duì)主機(jī)速度要求不高，外適用于對(duì)主機(jī)速度要求不高，外設(shè)數(shù)量不多的場(chǎng)合。設(shè)數(shù)量不多的場(chǎng)合。7.2.2 中斷傳送方式中斷傳送方式n中斷中斷CPU暫時(shí)中止當(dāng)前程序運(yùn)行，轉(zhuǎn)而暫時(shí)中止當(dāng)前程序運(yùn)行，轉(zhuǎn)而處理意外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理意外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理結(jié)束后能自動(dòng)恢復(fù)原程序的執(zhí)行。處理結(jié)束后能自動(dòng)恢復(fù)原程序的執(zhí)行。n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：主機(jī)可以與一個(gè)或多個(gè)外設(shè)并行工作，：主機(jī)可以與一個(gè)或多個(gè)外設(shè)并行工作，提高了提高了CPU的效率。的效率。n缺點(diǎn)缺點(diǎn)：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，保護(hù)斷點(diǎn)等工：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，保護(hù)

11、斷點(diǎn)等工作占用時(shí)間，難以滿(mǎn)足成批快速交換數(shù)據(jù)的作占用時(shí)間，難以滿(mǎn)足成批快速交換數(shù)據(jù)的要求。要求。7.2.3 直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)直接存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)DMA方式方式n 前兩種方式以前兩種方式以CPUCPU為中心，占用為中心，占用CPUCPU時(shí)間，時(shí)間，DMADMA方式以?xún)?nèi)存為中心，由專(zhuān)門(mén)的方式以?xún)?nèi)存為中心，由專(zhuān)門(mén)的 DMADMA控制器向控制器向CPUCPU請(qǐng)請(qǐng)求并接管總線(xiàn)的控制權(quán)，但需要利用系統(tǒng)的地址、求并接管總線(xiàn)的控制權(quán)，但需要利用系統(tǒng)的地址、數(shù)據(jù)和控制總線(xiàn)。數(shù)據(jù)和控制總線(xiàn)。一、一、 DMA方式的定義方式的定義 直接存儲(chǔ)器存取方式直接存儲(chǔ)器存取方式DMA（Direct Memory Access）方式，是

12、一種沒(méi)有方式，是一種沒(méi)有CPU參與的、在高速外參與的、在高速外設(shè)與存儲(chǔ)器之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞皆O(shè)與存儲(chǔ)器之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞健６?、特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳送速度快，是高速外設(shè)與主機(jī)之間二、特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳送速度快，是高速外設(shè)與主機(jī)之間成批交換數(shù)據(jù)的有效方式。但有局限性，適合外設(shè)成批交換數(shù)據(jù)的有效方式。但有局限性，適合外設(shè)不多的微小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。不多的微小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。7.2.4 輸入輸出處理機(jī)輸入輸出處理機(jī)(IOP)方式方式n 有單獨(dú)的存儲(chǔ)器和獨(dú)立的運(yùn)算部件，可訪(fǎng)問(wèn)有單獨(dú)的存儲(chǔ)器和獨(dú)立的運(yùn)算部件，可訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)的內(nèi)部存儲(chǔ)器。系統(tǒng)的內(nèi)部存儲(chǔ)器。n功能：功能：除數(shù)據(jù)傳輸外，還應(yīng)能處理傳送過(guò)程中出除數(shù)

13、據(jù)傳輸外，還應(yīng)能處理傳送過(guò)程中出錯(cuò)及異常情況，數(shù)據(jù)格式翻譯，數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)。錯(cuò)及異常情況，數(shù)據(jù)格式翻譯，數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：由專(zhuān)門(mén)的輸入輸出處理機(jī)來(lái)管理外設(shè)，提由專(zhuān)門(mén)的輸入輸出處理機(jī)來(lái)管理外設(shè)，提高主機(jī)的工作效率。應(yīng)用于大、中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)高主機(jī)的工作效率。應(yīng)用于大、中型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?；蚍植际接?jì)算機(jī)系統(tǒng)。7.3 中斷控制技術(shù)中斷控制技術(shù)7.3.1 中斷的概念中斷的概念一、基本概念一、基本概念中斷中斷： CPU暫時(shí)中止當(dāng)前程序運(yùn)行，轉(zhuǎn)而處理意暫時(shí)中止當(dāng)前程序運(yùn)行，轉(zhuǎn)而處理意外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理結(jié)束后外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理結(jié)束后能自動(dòng)恢復(fù)原程序的執(zhí)行。

14、能自動(dòng)恢復(fù)原程序的執(zhí)行。中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求：當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好后，向：當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好后，向CPU發(fā)出要求傳送發(fā)出要求傳送數(shù)據(jù)的信號(hào)，稱(chēng)為中斷請(qǐng)求。數(shù)據(jù)的信號(hào)，稱(chēng)為中斷請(qǐng)求。禁止中斷禁止中斷：外設(shè)發(fā)出中斷請(qǐng)求后，由于某種條件的：外設(shè)發(fā)出中斷請(qǐng)求后，由于某種條件的存在，存在，CPU不能中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，稱(chēng)為禁止不能中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，稱(chēng)為禁止中斷。中斷。一般在一般在CPU內(nèi)部設(shè)有一個(gè)內(nèi)部設(shè)有一個(gè)“中斷允許中斷允許”觸發(fā)器，由軟件控觸發(fā)器，由軟件控制其狀態(tài)。只有該觸發(fā)器為制其狀態(tài)。只有該觸發(fā)器為“1”狀態(tài)時(shí)，才允許狀態(tài)時(shí)，才允許CPU響響應(yīng)中斷應(yīng)中斷允許中斷允許中斷，否則禁止中斷。，否則禁止中斷。n中斷源中

15、斷源：在機(jī)器中引起中斷產(chǎn)生的事件或發(fā)生：在機(jī)器中引起中斷產(chǎn)生的事件或發(fā)生中斷請(qǐng)求的來(lái)源統(tǒng)稱(chēng)為中斷源。中斷請(qǐng)求的來(lái)源統(tǒng)稱(chēng)為中斷源。u1、一般的輸入輸出設(shè)備：鍵盤(pán)，打印機(jī)，鼠標(biāo)等。、一般的輸入輸出設(shè)備：鍵盤(pán)，打印機(jī)，鼠標(biāo)等。u2、數(shù)據(jù)通道中斷源：軟盤(pán)，硬盤(pán)等。、數(shù)據(jù)通道中斷源：軟盤(pán)，硬盤(pán)等。u3、實(shí)時(shí)時(shí)鐘：用外部時(shí)鐘定時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)，由、實(shí)時(shí)時(shí)鐘：用外部時(shí)鐘定時(shí)發(fā)出中斷信號(hào)，由CPU進(jìn)行進(jìn)行處理。處理。u4、故障源：電源掉電，內(nèi)存出錯(cuò)，輸入輸出出錯(cuò)等。、故障源：電源掉電，內(nèi)存出錯(cuò)，輸入輸出出錯(cuò)等。u5、測(cè)試程序設(shè)置的中斷源：如單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行。、測(cè)試程序設(shè)置的中斷源：如單步運(yùn)行和斷點(diǎn)運(yùn)行。內(nèi)部中

16、斷內(nèi)部中斷:由機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。由機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。l電源故障、主機(jī)設(shè)備故障、運(yùn)算產(chǎn)生故障（溢出、電源故障、主機(jī)設(shè)備故障、運(yùn)算產(chǎn)生故障（溢出、除數(shù)為零、非法格式等）、定時(shí)時(shí)鐘中斷等。除數(shù)為零、非法格式等）、定時(shí)時(shí)鐘中斷等。外部中斷：由外設(shè)引起的中斷。外部中斷：由外設(shè)引起的中斷。l可屏蔽中斷（可屏蔽中斷（INTR）和非屏蔽中斷（和非屏蔽中斷（NMI）。）。CPU主程序中斷請(qǐng)求中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷返回中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序：為處理意：為處理意外情況或有意安排的任務(wù)外情況或有意安排的任務(wù)而編寫(xiě)的程序。而編寫(xiě)的程序。中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)：CPU接到中斷接到中斷請(qǐng)求信號(hào)，若請(qǐng)求信號(hào)，若某種

17、條件滿(mǎn)某種條件滿(mǎn)足（允許中斷），就保存足（允許中斷），就保存斷點(diǎn)，找到中斷服務(wù)程序斷點(diǎn)，找到中斷服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序執(zhí)行，執(zhí)行，在中斷服務(wù)結(jié)束后在中斷服務(wù)結(jié)束后恢復(fù)斷點(diǎn)，繼續(xù)原程序的恢復(fù)斷點(diǎn)，繼續(xù)原程序的執(zhí)行（執(zhí)行（中斷返回中斷返回），這個(gè)），這個(gè)過(guò)程過(guò)程稱(chēng)作中斷響應(yīng)。稱(chēng)作中斷響應(yīng)。斷點(diǎn)二、二、CPU響應(yīng)可屏蔽中斷的條件及過(guò)程響應(yīng)可屏蔽中斷的條件及過(guò)程（一）條件（一）條件1、中斷源有中斷請(qǐng)求；、中斷源有中斷請(qǐng)求；2、CPU允許接受中斷請(qǐng)求；允許接受中斷請(qǐng)求；3、一般一條指令執(zhí)行完畢后、一般一條指令執(zhí)行完畢后CPU才能響應(yīng)中斷。才能響應(yīng)中斷。（二）中斷響應(yīng)過(guò)程（二

18、）中斷響應(yīng)過(guò)程1、關(guān)中斷；關(guān)中斷；2、保護(hù)斷點(diǎn)、保存現(xiàn)場(chǎng)；、保護(hù)斷點(diǎn)、保存現(xiàn)場(chǎng)；3、開(kāi)中斷；、開(kāi)中斷；4、執(zhí)行中斷服務(wù)程序；、執(zhí)行中斷服務(wù)程序；5、關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、恢復(fù)斷點(diǎn)；、關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、恢復(fù)斷點(diǎn)；6、開(kāi)中斷，返回?cái)帱c(diǎn)。、開(kāi)中斷，返回?cái)帱c(diǎn)。取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令中斷？中斷？響應(yīng)中斷響應(yīng)中斷關(guān)中斷、保護(hù)斷點(diǎn)、保存關(guān)中斷、保護(hù)斷點(diǎn)、保存現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)中斷現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)中斷執(zhí)行中斷服務(wù)程序執(zhí)行中斷服務(wù)程序Y關(guān)中斷、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)中斷關(guān)中斷、恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)、開(kāi)中斷返回?cái)帱c(diǎn)返回?cái)帱c(diǎn)N例：對(duì)于例：對(duì)于8086， IF=1 時(shí)允許中斷申請(qǐng)時(shí)允許中斷申請(qǐng)(開(kāi)中開(kāi)中斷）斷）；IF=0 時(shí)禁止中斷申請(qǐng)時(shí)禁止中斷申請(qǐng)(關(guān)

19、中斷關(guān)中斷)。由指令。由指令STI和和CLI軟件設(shè)置。軟件設(shè)置。中斷系統(tǒng)就是完成一次中斷操作的全過(guò)程所需中斷系統(tǒng)就是完成一次中斷操作的全過(guò)程所需要的各種部件及其相互關(guān)系。要的各種部件及其相互關(guān)系。1、中斷請(qǐng)求的檢測(cè)與中斷響應(yīng)的控制、中斷請(qǐng)求的檢測(cè)與中斷響應(yīng)的控制CPU必須有識(shí)別中斷源的電路；必須有識(shí)別中斷源的電路；當(dāng)外部中斷源申請(qǐng)中斷時(shí)，當(dāng)外部中斷源申請(qǐng)中斷時(shí)，CPU是否響應(yīng)還是否響應(yīng)還要取決于其內(nèi)部的中斷允許設(shè)置要取決于其內(nèi)部的中斷允許設(shè)置。斷點(diǎn)：斷點(diǎn)：程序被中斷的地址。程序被中斷的地址。斷點(diǎn)需保存，以備恢復(fù)執(zhí)行斷點(diǎn)需保存，以備恢復(fù)執(zhí)行時(shí)使用，保存斷點(diǎn)的地方稱(chēng)時(shí)使用，保存斷點(diǎn)的地方稱(chēng)為棧區(qū)。

20、為棧區(qū)。CPU主程序中斷請(qǐng)求中斷響應(yīng)中斷返回中斷服務(wù)程序斷點(diǎn)中斷矢量2、斷點(diǎn)的保護(hù)、斷點(diǎn)的保護(hù)中斷矢量中斷矢量：實(shí)際上就是一個(gè)指：實(shí)際上就是一個(gè)指針，它指向中斷服務(wù)程序起始針，它指向中斷服務(wù)程序起始地址（入口地址）。地址（入口地址）。（1）多個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷時(shí)，）多個(gè)中斷源申請(qǐng)中斷時(shí)，CPU根據(jù)預(yù)先根據(jù)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定的中斷優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行處理中斷優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行處理，先為高優(yōu)先，先為高優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)，然后再為低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)。級(jí)中斷服務(wù)，然后再為低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)。（2）具有）具有多重中斷的能力多重中斷的能力。u多重中斷就是多重中斷就是CPU在執(zhí)行某一中斷服務(wù)程在執(zhí)行某一中斷服務(wù)程序后，如果開(kāi)中斷序后，

21、如果開(kāi)中斷，則則 CPU還可以接受較高還可以接受較高級(jí)的中斷申請(qǐng)，執(zhí)行其中斷服務(wù)程序，形成級(jí)的中斷申請(qǐng)，執(zhí)行其中斷服務(wù)程序，形成多重中斷（也稱(chēng)為多重中斷（也稱(chēng)為中斷嵌套中斷嵌套）。）。3、實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)多重中斷判別的能力多重中斷判別的能力1 1、總線(xiàn)作用、總線(xiàn)作用 多個(gè)部件之間公用的傳送信息的一組連線(xiàn)，多個(gè)部件之間公用的傳送信息的一組連線(xiàn)，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)各部件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、控制信號(hào)、負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)各部件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、控制信號(hào)、地址信號(hào)的發(fā)送和接收。地址信號(hào)的發(fā)送和接收。2 2、總線(xiàn)組成、總線(xiàn)組成信號(hào)線(xiàn)、總線(xiàn)控制器、收發(fā)電路、轉(zhuǎn)換器等信號(hào)線(xiàn)、總線(xiàn)控制器、收發(fā)電路、轉(zhuǎn)換器等3 3、總線(xiàn)分類(lèi)、總線(xiàn)分類(lèi)傳遞信息傳遞

22、信息: :并行總線(xiàn)、串行總線(xiàn)并行總線(xiàn)、串行總線(xiàn)總線(xiàn)位置總線(xiàn)位置: :器件總線(xiàn)、內(nèi)部總線(xiàn)、外部總線(xiàn)器件總線(xiàn)、內(nèi)部總線(xiàn)、外部總線(xiàn)7.4.1 總線(xiàn)的作用與分類(lèi)總線(xiàn)的作用與分類(lèi)(1) (1) 并行總線(xiàn)：多條線(xiàn)同時(shí)傳遞所有的二進(jìn)制數(shù)位。并行總線(xiàn)：多條線(xiàn)同時(shí)傳遞所有的二進(jìn)制數(shù)位。l多位同時(shí)傳遞信息，速度快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。多位同時(shí)傳遞信息，速度快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。l計(jì)算機(jī)部件之間大量采用。計(jì)算機(jī)部件之間大量采用。(2) (2) 串行總線(xiàn)串行總線(xiàn): :多位二進(jìn)制信息公用一位信號(hào)線(xiàn)傳遞。多位二進(jìn)制信息公用一位信號(hào)線(xiàn)傳遞。l速度慢，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。速度慢，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。l部件之間距離較遠(yuǎn)時(shí)部件之間距離較遠(yuǎn)時(shí), ,采用串行總線(xiàn)可降

23、低成本。采用串行總線(xiàn)可降低成本。4 4、總線(xiàn)功能、總線(xiàn)功能傳遞信息傳遞信息5 5、總線(xiàn)位置、總線(xiàn)位置(1)(1)器件總線(xiàn)器件總線(xiàn): :大規(guī)模集成電路中采用的通信總線(xiàn)。大規(guī)模集成電路中采用的通信總線(xiàn)。(2)(2)內(nèi)部總線(xiàn)內(nèi)部總線(xiàn): :計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)各部件之間的總線(xiàn)。計(jì)算機(jī)機(jī)箱內(nèi)各部件之間的總線(xiàn)。(3)(3)外部總線(xiàn)外部總線(xiàn): :主機(jī)與外部設(shè)備以及計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之主機(jī)與外部設(shè)備以及計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間使用的總線(xiàn)。間使用的總線(xiàn)。l1、物理特性物理特性：指總線(xiàn)的物理連接方式，包括總線(xiàn)指總線(xiàn)的物理連接方式，包括總線(xiàn)條數(shù)、連線(xiàn)的插頭、和插座形狀、引腳排列方式條數(shù)、連線(xiàn)的插頭、和插座形狀、引腳排列方式和次序等。

24、和次序等。l2、功能特性功能特性：描述總線(xiàn)中每一條線(xiàn)的功能。如地描述總線(xiàn)中每一條線(xiàn)的功能。如地址總線(xiàn)址總線(xiàn)ABAB，數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)DBDB和控制總線(xiàn)和控制總線(xiàn)CBCB。 相同的指令系統(tǒng)，相同的功能，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的各功相同的指令系統(tǒng)，相同的功能，不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的各功能部件在實(shí)現(xiàn)方法上幾乎沒(méi)有相同的，但各廠(chǎng)家生產(chǎn)的相同能部件在實(shí)現(xiàn)方法上幾乎沒(méi)有相同的，但各廠(chǎng)家生產(chǎn)的相同功能部件卻可以互換使用，其原因在于它們都遵守了相同的功能部件卻可以互換使用，其原因在于它們都遵守了相同的系統(tǒng)總線(xiàn)的要求，這就是系統(tǒng)總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。系統(tǒng)總線(xiàn)的要求，這就是系統(tǒng)總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。l3、電氣特性電氣特性：每條線(xiàn)上的信號(hào)傳

25、送方向、有效電每條線(xiàn)上的信號(hào)傳送方向、有效電平范圍。平范圍。l4、時(shí)間特性時(shí)間特性：每條線(xiàn)上的信號(hào)在什么時(shí)間上有效。每條線(xiàn)上的信號(hào)在什么時(shí)間上有效?？偩€(xiàn)帶寬是衡量總線(xiàn)性能的重要指標(biāo)，總線(xiàn)帶寬是衡量總線(xiàn)性能的重要指標(biāo)，單位：兆字節(jié)每秒單位：兆字節(jié)每秒(MB/s)?！纠坷?1)某總線(xiàn)在一個(gè)總線(xiàn)周期中并行傳送某總線(xiàn)在一個(gè)總線(xiàn)周期中并行傳送4個(gè)字個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個(gè)總線(xiàn)周期等于一個(gè)總線(xiàn)時(shí)鐘周節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個(gè)總線(xiàn)周期等于一個(gè)總線(xiàn)時(shí)鐘周期，總線(xiàn)時(shí)鐘頻率為期，總線(xiàn)時(shí)鐘頻率為33MHz，則總線(xiàn)帶寬是多少則總線(xiàn)帶寬是多少? (2)如果一個(gè)總線(xiàn)周期中并行傳送如果一個(gè)總線(xiàn)周期中并行傳送64位數(shù)據(jù)，總線(xiàn)位數(shù)據(jù)

26、，總線(xiàn)時(shí)鐘頻率升為時(shí)鐘頻率升為66MHz，則總線(xiàn)帶寬是多少則總線(xiàn)帶寬是多少?解解(1)設(shè)總線(xiàn)帶寬用設(shè)總線(xiàn)帶寬用Dr表示，總線(xiàn)時(shí)鐘周期用表示，總線(xiàn)時(shí)鐘周期用T=1/f表示，一個(gè)總線(xiàn)周期傳送的數(shù)據(jù)量用表示，一個(gè)總線(xiàn)周期傳送的數(shù)據(jù)量用D表示，表示， 根據(jù)定義可得根據(jù)定義可得 ：Dr = D/T = D1/T = Df =4B33106/s=132MB/s(2)64位位=8B， Dr= Df =8B66 106/ s=528MB/s 總線(xiàn)帶寬總線(xiàn)帶寬：總線(xiàn)本身所能達(dá)到的最高傳輸速率。總線(xiàn)本身所能達(dá)到的最高傳輸速率。 多數(shù)計(jì)算機(jī)采用了分層次的多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。在多數(shù)計(jì)算機(jī)采用了分層次的多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中

27、，速度差異大的設(shè)備使用不同速度的這種結(jié)構(gòu)中，速度差異大的設(shè)備使用不同速度的總線(xiàn)?？偩€(xiàn)。 Pentium 計(jì)算機(jī)主板就是一個(gè)三層次的多計(jì)算機(jī)主板就是一個(gè)三層次的多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，即有總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，即有CPU總線(xiàn)、總線(xiàn)、PCI總線(xiàn)和總線(xiàn)和ISA總線(xiàn)?？偩€(xiàn)。 CPU總線(xiàn)總線(xiàn)：也稱(chēng)：也稱(chēng)CPU存儲(chǔ)器總線(xiàn)，它是一個(gè)存儲(chǔ)器總線(xiàn)，它是一個(gè)64位數(shù)據(jù)線(xiàn)和位數(shù)據(jù)線(xiàn)和32位地址線(xiàn)的同步總線(xiàn)?？偩€(xiàn)時(shí)鐘位地址線(xiàn)的同步總線(xiàn)。總線(xiàn)時(shí)鐘頻率為頻率為66MHZ、100MHZ等，等，CPU內(nèi)部時(shí)鐘是此內(nèi)部時(shí)鐘是此時(shí)鐘頻率的倍頻（超頻）?？梢园褧r(shí)鐘頻率的倍頻（超頻）?？梢园袰PU總線(xiàn)看成總線(xiàn)看成是是CPU引腳信號(hào)的延伸。引腳信號(hào)的延伸。數(shù)據(jù)寬度數(shù)據(jù)寬度16位位/8位，工作頻率位，工作頻率8MHz，傳輸速率傳輸速率8MB/s，24位地址線(xiàn)。位地址線(xiàn)。適合速度要求不太高的板卡和外設(shè)。適合速度要求不太高的板卡和外設(shè)。分兩組，長(zhǎng)的一組用于插分兩組，長(zhǎng)的一組用于插8位的與位的與ISA兼容的板卡。兼容的板卡。該總線(xiàn)支持該總線(xiàn)支持7個(gè)個(gè)DMA通道和通道和15級(jí)可屏蔽硬件