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1、數(shù)據(jù)傳送的控制方式程序控制的數(shù)據(jù)傳送分為無條件傳送、查詢傳送和中斷傳送,這類傳送方式的特點(diǎn)是以 CPU為中心,數(shù)據(jù)傳送的控制來自CPU,通過預(yù)先編制好的輸入或輸出程序(傳送指令和 I/O指令)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。這種傳送方式的數(shù)據(jù)傳送速度較低,傳送路徑要經(jīng)過CPU內(nèi) 部的寄存器,同時(shí)數(shù)據(jù)的輸入輸出的響應(yīng)也較慢。一、無條件傳送方式又稱“同步傳送方式”。主要用于外設(shè)的定時(shí)是固定的并且是已知的場(chǎng)合,外設(shè)必須在 微處理器限定的指令時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)備就緒,并完成數(shù)據(jù)的接收或發(fā)送。通常采用的辦法是:把I/O指令插入到程序中,當(dāng)程序執(zhí)行到該I/O指令時(shí),外設(shè) 必定已為傳送數(shù)據(jù)作好準(zhǔn)備,于是在此指令時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送任務(wù)
2、。無條件傳送是最簡(jiǎn)便 的傳送方式,它所需的硬件和軟件都較少。二、查詢傳送方式無條件傳送對(duì)于那些總是準(zhǔn)備好的外設(shè)來說是比較適用的,但是,還有許多外設(shè)并不是 總是準(zhǔn)備好的。當(dāng)CPU與這類外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,經(jīng)常采用程序查詢方式。查詢方式傳送 數(shù)據(jù)的過程如下:1、如果CPU要從外設(shè)接收一個(gè)數(shù)據(jù),CPU首先查詢外設(shè)的狀態(tài),看外設(shè)數(shù)據(jù)是否準(zhǔn) 備好,若沒有準(zhǔn)備好,則等待;若外設(shè)已將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好,則CPU由外設(shè)讀取數(shù)據(jù)。2、接收數(shù)據(jù)后,CPU向外設(shè)發(fā)響應(yīng)信號(hào),表示數(shù)據(jù)已被接收。外設(shè)收到響應(yīng)信號(hào)之后, 即可開始下一個(gè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作。3、當(dāng)CPU需要向外設(shè)輸出一個(gè)數(shù)據(jù),同樣,CPU首先查詢外設(shè)的狀態(tài),看其是否空 閑
3、。若正忙,則等待;若外設(shè)準(zhǔn)備就緒,處于空閑狀態(tài),則CPU向外設(shè)送出數(shù)據(jù)和輸出就 緒信號(hào),外設(shè)接收數(shù)據(jù)后,向CPU發(fā)出數(shù)據(jù)已收到的狀態(tài)信息,這樣,就完成了一個(gè)數(shù)據(jù) 的輸出過程。在條件查詢方式下,CPU在與外設(shè)打交道時(shí),必須采樣READY信號(hào)。查詢方式從硬件上來說,必須有兩個(gè)端口,狀態(tài)端口,數(shù)據(jù)端口。從軟件上來說,必須有查詢循環(huán)。查詢傳送的缺點(diǎn)不能對(duì)外設(shè)進(jìn)行及時(shí)的數(shù)據(jù)交換,這對(duì)許多實(shí)時(shí)性要求較高的外設(shè)來說,就可能造成丟失數(shù)據(jù)。三、中斷傳送方式無條件傳送和查詢傳送的缺點(diǎn)是CPU和外設(shè)只能串行工作,各外設(shè)之間也只能串行工 作。為了使CPU和外設(shè)以及外設(shè)和外設(shè)之間能并行工作,以提高系統(tǒng)的工作效率,充分發(fā)
4、 揮CPU高速運(yùn)算的能力,在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中引入了 “中斷”系統(tǒng),利用中斷來實(shí)現(xiàn)CPU與處 設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送,這就是中斷傳送方式。在中斷傳送方式中,通常是在程序中安排好在某一時(shí)刻啟動(dòng)某一臺(tái)外設(shè),然后CPU繼 續(xù)執(zhí)行其主程序,當(dāng)外設(shè)完成數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)備后,向CPU發(fā)出“中斷請(qǐng)求”信號(hào),在CPU 可以響應(yīng)中斷的條件下,現(xiàn)行主程序被“中斷”轉(zhuǎn)去執(zhí)行“中斷服務(wù)程序”在“中斷服務(wù) 程序”中完成一次CPU與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送,傳送完成后仍返回被中斷的主程序,從斷 點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。采用中斷傳送方式時(shí),CPU從啟動(dòng)外設(shè)直到外設(shè)就緒這段時(shí)間,一直在執(zhí)行主程序, 而不是像查詢方式中長(zhǎng)時(shí)間處于等待狀態(tài),僅僅是在外設(shè)準(zhǔn)備好數(shù)
5、據(jù)傳送的情況下才中止 CPU執(zhí)行的主程序,在一定程序上實(shí)現(xiàn)了主機(jī)和外設(shè)的并行工作。同時(shí),如果某一時(shí)刻有 幾臺(tái)外設(shè)發(fā)出中斷請(qǐng)求,CPU可以根據(jù)預(yù)先安排好的優(yōu)先順序,按輕重緩急處理幾臺(tái)外設(shè) 同CPU的數(shù)據(jù)傳送,這樣在一定程度上也可實(shí)現(xiàn)幾個(gè)外設(shè)的并行工作。四、DMA (直接存儲(chǔ)器存取)傳送方式DMA(Direct Memory Access)是一種不需要CPU干預(yù)也不需要軟件介入的高速數(shù)據(jù)傳 送方式。即直接存儲(chǔ)器存取。其特點(diǎn)是在傳送過程中,直接由DMA控制器控制數(shù)據(jù)在外設(shè) 和存儲(chǔ)器之間傳送。而CPU放棄總線,不進(jìn)行傳送控制。它之所以適用大批量快速傳送是因?yàn)?一方面,傳送計(jì)數(shù)和內(nèi)存地址的修改等均由DM
6、A 控制器硬件完成(而不是由CPU指令完成)。另一方面,CPU放棄總線,其現(xiàn)場(chǎng)不受影響, 無須保存和恢復(fù)。所以,DMA傳送一個(gè)數(shù)據(jù),大約僅花一微秒左右時(shí)間。若不用DMA方 式,則傳送一個(gè)字節(jié)需要幾十微秒時(shí)間。使用DMA數(shù)據(jù)傳送率最高可達(dá)1.5M字節(jié)/秒。DMA控制器是一個(gè)高性能可編程的DMA控制器,他允許外部設(shè)備直接存取系統(tǒng)存儲(chǔ) 器信息,它提供了許多典型的可編程的控制特性,以增進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)化和數(shù)據(jù)的吞吐量。并允 許在程序控制下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制。DMA控制器有四個(gè)獨(dú)立的通道,每個(gè)通道都有64K尋址和 字計(jì)數(shù)能力,并允許以級(jí)聯(lián)方式來擴(kuò)充更多的通道。1、DMA操作的基本方法(1)周期挪用(Cycle St
7、ealing)(2)周期擴(kuò)展(3)CPU的停機(jī)方式2、DMA的傳送方式(1)單字節(jié)傳送方式(2)成組傳送方式(數(shù)據(jù)塊傳送方式)(3)請(qǐng)求傳送方式3、DMA控制器的基本功能在DMA操作中,DMAC是控制存儲(chǔ)器和外設(shè)之間高速傳送數(shù)據(jù)的硬件電路,是一種 完成直接數(shù)據(jù)傳送的專用處理器,它必需能夠取代CPU和軟件在程序控制傳送中的各項(xiàng)功 能,因此DMAC應(yīng)該具有如下功能:(1)能接受外設(shè)的DMA請(qǐng)求信號(hào)DREQ,并能向外設(shè)發(fā)出DMA響應(yīng)信號(hào)DACK;(2)能向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)(HLDA或BUSAK),當(dāng)CPU發(fā)出總線響應(yīng)信號(hào) (HLDA或BUSAK)后能接管對(duì)總線的控制權(quán),進(jìn)入DMA方式;(3)能發(fā)
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