計(jì)算機(jī)組成原理(第四版)第八章：輸入輸出系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-02-17 23:32 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 PU內(nèi)部總線與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線之間進(jìn)行傳送的數(shù)據(jù)。 ? 讀 /寫邏輯決定數(shù)據(jù)傳送的方向，其中 IOR為讀控制， IOW為寫控制， CS為設(shè)備選擇， A0為 I/O 22 ? 多個(gè) 8259進(jìn)行級聯(lián)以處理多達(dá) 64個(gè)中斷請求。在這種情況下允許有一個(gè)主中斷控制器和多個(gè)從中斷控制器，稱為主從系統(tǒng)。 ? 優(yōu)先級選擇方式有四種： ? ①完全嵌套方式：是一種固定優(yōu)先級方式，連至 IR 0的設(shè)備優(yōu)先級最高， IR 7的優(yōu)先級最低。這種固定優(yōu)先級方式對級別低的中斷不利，在有些情況下最低級別的中斷請求可能一直不能被處理。 ? ②輪換優(yōu)先級方式 A：每個(gè)級別的中斷保證有機(jī)會被處理，將給定的中斷級別處理完后，立即把它放到最低級別的位置上去。 ? ③輪換優(yōu)先級方式 B：要求 CPU可在任何時(shí)間規(guī)定最優(yōu)優(yōu)先級，然后順序地規(guī)定其他 IR線上的優(yōu)先級。 ? ④查詢方式：由 CPU訪問 8259的中斷狀態(tài)寄存器，一個(gè)狀態(tài)字能表示出正在請求中斷的最高優(yōu)先級 IR線，并能表示出中斷請求是否有效。 23 ? 8259提供了兩種屏蔽方式： ? ①簡單屏蔽方式，提供 8位屏蔽字，每位對應(yīng)著各自的 IR線。被置位的任一位則禁止了對應(yīng) IR線上的中斷。 ? ②特殊屏蔽方式，允許 CPU讓來自低優(yōu)先級的外設(shè)中斷請求去中斷高優(yōu)先級的服務(wù)程序。當(dāng) 8位屏蔽位的某位置“ 0” 時(shí)，例如屏蔽字為 11001111，說明 IR 4和 IR 5線上的中斷請 ? 8259中斷控制器的不同工作方式是通過編程來實(shí)現(xiàn)的。CPU送出一系列的初始化控制字和操作控制字來執(zhí)行 24 ? Pentium中斷機(jī)制 ? 中斷類型 ? 中斷服務(wù)子程序進(jìn)入過程 ? 中斷處理過程 25 DMA方式 DMA傳送方式 DMA傳送一個(gè)數(shù)據(jù)的過程 26 ? 直接存儲器訪問（ Direct Memory Address） DMA方式是為了在主存儲器與 I／ O設(shè)備間高速交換批量數(shù)據(jù)而設(shè)置的。 ? 基本思想是：通過硬件控制實(shí)現(xiàn)主存與 I／ O設(shè)備間的直接數(shù)據(jù)傳送，在傳送過程中無需 CPU的干預(yù)。數(shù)據(jù)傳送是在 DMA控制器控制下進(jìn)行的， ? 優(yōu)點(diǎn)：速度快。有利于發(fā)揮 CPU的效率。 27 ? 過程描述： ? 由 DMA控制器給出當(dāng)前正在傳送的數(shù)據(jù)的主存地址，并統(tǒng)計(jì)傳送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)以確定一組數(shù)據(jù)的傳送是否已結(jié)束。在主存中要開辟連續(xù)地址的專用緩沖器，用來提供或接收傳送的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳送前和結(jié)束后要通過程序或中斷方式對緩沖器和 DMA控制器進(jìn)行預(yù)處理和后處理。 28 DMA傳送方式 CPU ? 主機(jī)響應(yīng) DMA請求后，讓出存儲總線，直到一組數(shù)據(jù)傳送完畢后， DMA控制器才把總線控制權(quán)交還給 CPU，采用這種工作方式的 I／ O設(shè)備，在其接口中一般設(shè)置有小容量存儲器， I／ O設(shè)備先與小容量存儲器交換數(shù)據(jù)，然后由小容量存儲器與主機(jī)交換數(shù)據(jù)，這樣可減少 DMA傳送占用存儲總線的時(shí)間，也即減少了 CPU暫停工作的時(shí)間。 29 CPU暫停方式 ? 優(yōu)點(diǎn) : 控制簡單 ， 它適用于數(shù)據(jù)傳輸率很高的設(shè)備進(jìn)行成組傳送 。 ? 缺點(diǎn) : 在 DMA控制器訪內(nèi)階段 ， 內(nèi)存的效能沒有充分發(fā)揮 ， 相當(dāng)一部分內(nèi)存工作周期是空閑的 。 這是因?yàn)?， 外圍設(shè)備傳送兩個(gè)數(shù)據(jù)之間的間隔一般總是大于內(nèi)存存儲周期 ， 即使高速I/O設(shè)備也是如此 。 30 周期挪用方式 ? DMA控制器與主存儲器之間傳送一個(gè)數(shù)據(jù)，占用（竊?。┮粋€(gè) CPU周期，即 CPU暫停工作一個(gè)周期，然后 31 DMA和 CPU交替訪問內(nèi)存工作方式 ? 如果 CPU的工作周期比內(nèi)存存取周期長很多，可以采用該種方法 ? 總線控制權(quán)的轉(zhuǎn)移速度快， DMA效率高。 32 DMA基本構(gòu)成 (1)內(nèi)存地址計(jì)數(shù)器 (2)字計(jì)數(shù)器 (3)數(shù)據(jù)緩沖寄存器 (4)“ DMA請求”標(biāo)志 (5)“ 控制 /狀態(tài)”邏輯 (6)中斷機(jī)構(gòu) 33 傳送過程 當(dāng)外設(shè)有DMA請求時(shí)，通常 CPU在本機(jī)器周期結(jié)束后，響應(yīng) DMA請求。 34 ? 傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊可以分為三個(gè)階段。 ? 第一階段是進(jìn)行初始化，即 CPU通過程序 I／ O的方式給 DMA控制器預(yù)置初值，取狀態(tài)和送傳送需要的有關(guān)參數(shù)。 ? 第二階段由 DMA控制器控制外設(shè)與主存之間的數(shù)據(jù)交換。 ? 第三階段
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