【正文】 tandby),CPU與內(nèi)存的 ? 效率沒充分發(fā)揮 .因?yàn)橥庠O(shè)傳送 2個(gè)數(shù)據(jù)間的間隔總是大于內(nèi)存存儲(chǔ)周期 .如軟盤讀出 1個(gè)字節(jié)要 32?S,半導(dǎo)體存儲(chǔ)器也要 1?S,許多空閑的存儲(chǔ)器周期不能被 CPU利用 . ? (2)DMA與 CPU交替訪問內(nèi)存 : ? 此法適用于 CPU工作周期比內(nèi)存存取周期長(zhǎng)很多的情況 . ? ?思路 :把存儲(chǔ)周期分成 C1,C2二個(gè)分周期 ,C1專控 DMA控制器訪內(nèi)存 ? 實(shí)現(xiàn)兩者交替訪內(nèi) . C2?？?CPU訪內(nèi) . ? ?優(yōu)點(diǎn) :不需總線使用權(quán)的請(qǐng)求 ,交權(quán)快 ,高效 . ? ?缺點(diǎn) :硬件邏輯復(fù)雜 . 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 38 返回 CPU 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 39 返回 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 40 返回 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 41 預(yù)處理： 內(nèi)存起始地址 DMA 設(shè)備地址 DMA 傳送數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) DMA 啟動(dòng)設(shè)備 數(shù)據(jù)傳送： 繼續(xù)執(zhí)行主程序 同時(shí)完成一批數(shù)據(jù)傳送 后處理： 中斷服務(wù)程序 做 DMA結(jié)束處理 繼續(xù)執(zhí)行主程序 CPU 允許傳送？ 主存地址送總線； 數(shù)據(jù)送 I / O設(shè)備 (或主存 )； 主存地址 +1。實(shí)現(xiàn)并行通信的接口（適配器）是并行接口。 硬線連接接口的工作方式及功能不能用編程的方法加以改變 ， 只能用硬線連接設(shè)定；可編程接口的工作方式及功能可以用程序加以改變 。 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 56 并行通信和并行接口 ? (1) 簡(jiǎn)單并行接口 ? 簡(jiǎn)單并行接口 ， 也稱無條件傳送接口 。 ? (2) 條件傳送接口 ? 在實(shí)際應(yīng)用中，大多外設(shè)與 CPU之間交換的是一系列連續(xù)的數(shù)據(jù)，只有前一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送或接收完成以后才能傳送下一個(gè)數(shù)據(jù)。 CPU在執(zhí)行 I/O操作時(shí)，要先檢測(cè)外部設(shè)備是否已具備數(shù)據(jù)傳送的條件，若不具備，則等待，直至設(shè)備作好準(zhǔn)備。 其特點(diǎn)是帶有應(yīng)答信號(hào) 。 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 58 (8255A) 可編程實(shí)際上是具有可選擇性 ,如用戶可在程序中選擇哪個(gè)數(shù)據(jù)端口與外設(shè)連接 。這種接口在微型計(jì)算機(jī)中稱為 PIO。 ? 1)8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu) ? 如 圖 , 它由 A， B， C 3個(gè)數(shù)據(jù)端口 、 A/B組控制 、 讀 /寫控制邏輯電路和數(shù)據(jù)總線緩沖器組成 。 ? 端口 A、 B—— 作為獨(dú)立的輸入端口或輸出端口； ? 端口 C—— 分為上下兩部分，形成兩個(gè) 4位端口，分別作為端口 A和端口 B的輸出控制信號(hào)和輸入狀態(tài)信號(hào)。在此方式下，端口 A,B以及兩個(gè) 4位的端口 C,形成 4個(gè)端口 。各端口可以有 16 種不同的組合 ,適用于多種使用。當(dāng) A,B端口按方式 1工作時(shí) ,C的兩個(gè) 4位端口要分別作為 A,B的輸出控制信號(hào)和輸入狀態(tài)信號(hào)。 ? 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 63 3)8255A控制字 ? 8255A通過指令往端口設(shè)置控制字決定工作方式 。 ? (1)工作方式控制字 ? 用來把 3個(gè)端口分為 A組 （ 包括端口 C的高位 ） 和 B組 (包括端口 C的低位 )來設(shè)置工作方式 .它的格式及每位定義如圖 。初始化程序?yàn)椋? ? MOV DX， 63H ； 8255A控制口地址 ? MOV AL， B1H ；置工作方式控制字 ? OUT DX, AL ；送控制字到控制口 ? 控制字分為兩類 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 64 3)8255A控制字 ? (2)端口 C置 1/置 0控制字 ? 此控制字可以使端口 C中的任一位置 0/置 1,設(shè)置相應(yīng)的控制位 .其格式及每位的定義如 圖 。而端口 C的 PC3要置 0,則控制字應(yīng)為 00000110B,即 06H.則相應(yīng)程序?yàn)? ? MOV AL， OF ；送對(duì) PC7置 1控制字 ? MOV DX， 63H ；控制口地址送 DX ? OUT DX， AL ； 對(duì) PC7， 置 1 ? MOV AL， 06H ；送控制字 06H到 AL ? OUT DX, AL ；對(duì) PC3置 04. 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 65 1 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 特征位 不用 位選擇 000： C口位 0 001： C口 1位 : : 111： C口 7位 1：置位 0：復(fù)位 圖 8255A端口 C置 1/置 0控制 返回 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 66 ? 標(biāo)準(zhǔn)接口即通用接口 .目前的標(biāo)準(zhǔn)并行接口主要作為打印機(jī)端口 ,接口使用 25針 DB25連接器 .常用的并行接口有如下幾種： ? (1)標(biāo)準(zhǔn)并行接口 :有 4位 、 8位和半 8位 。 ? (2)EPP口 (增強(qiáng)并行口 ):8位雙向傳送 ,可以用于連接掃描儀 、 CDROM驅(qū)動(dòng)器等非打印設(shè)備 。 ? 目前很多高檔微機(jī)的主板都集成了并行口插座 ， 標(biāo)注為 LPT1,LPT2或 Paralle1和 Paralle2。 ? (2)EIDE接口 ? EIDE接口是對(duì) IDE的改進(jìn) ,它可連接 4個(gè)外設(shè)，而且外設(shè)不僅可以是磁盤 ,還可以是 CDROM和其他磁盤備份設(shè)備 .對(duì)于硬盤的容量 ,可以控制的范圍提高到了 8G,其數(shù)據(jù)傳輸率要比 IDE高。 ? 并行通信時(shí) ,一組信息按位分別同時(shí)傳送 ,聯(lián)絡(luò)信號(hào)通過專用的控制線傳送 ,數(shù)據(jù)信息通過數(shù)據(jù)線傳送 ， 因所用的線不同 ,各位的作用很清楚 。 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 69 ? (1)異步通信 (又稱起止式通信 ) ? 是把每個(gè)字符作為獨(dú)立的整體進(jìn)行傳輸 .為實(shí)現(xiàn)通信雙方的同步 ,每位字符傳送組織的方式如 圖 ：編碼首位前加 1位起始位 ,表示一個(gè)字符傳送的開始 ,編碼的末位后加 1位或多位停止位 ,表示一個(gè)字符傳送完畢。這種通信方式中 ,從一個(gè)字符的結(jié)束到下一個(gè)字符的開始沒有固定的時(shí)間間隔 ,故稱之為異步通信。數(shù)據(jù)塊連同附加的同步字符和校驗(yàn)碼信息稱為一幀。 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 72 ? 串行接口的基本任務(wù)如下： ? (1)實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)格式化 ? 在異步通信方式下 ,自動(dòng)生成 （ 發(fā)送時(shí) ） 或去掉 （ 接收時(shí) ） 啟 /停位 .在同步通信方式下發(fā)送時(shí) ,在數(shù)據(jù)塊前自動(dòng)加上同步字符 。 ? (3)可靠性檢驗(yàn) ? 發(fā)送時(shí)接口電路自動(dòng)生成奇偶校驗(yàn)位等校驗(yàn)碼 。 ? (4)實(shí)施連接和控制 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 73 數(shù)據(jù)總線 緩沖器 讀 / 寫 控制邏輯 調(diào)制控制 發(fā)送緩沖器 發(fā)送控制 接收緩沖器 接收控制 TXD TXRDY TXEMPTY TXC RXD RXRDY SYNDET RXC D 0~7 RESET CLK C / D RD WR CS DTR DSR RTS CTS 內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 目前 ,廣泛使用的一種通用串行數(shù)據(jù)接口叫 USART(異步接收發(fā)送器 ). 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展 ,通用可編程同步和異步接口芯片 USART的種類越來越多 ,Intel 8251就是其中一個(gè)代表。 ? (1)COM1:采用 9針 DB9連接器 ? (2)COM2:有的使用的是 DB25針連接器 。 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 75 I/O設(shè)備管理 緩沖區(qū)技術(shù) ? 1. 緩沖區(qū)的作用 ? (1)高低速設(shè)備之間的速度匹配 ? 中斷和通道技術(shù)為 CPU與外設(shè)之間的并行操作提供了可能。 ? 基本方法 是在 CPU與外設(shè)之間設(shè)置一個(gè)緩沖區(qū) ,當(dāng) CPU要向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)時(shí) ,先把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中 ,讓外設(shè)慢慢地去 “ 消化 ” ,CPU可以繼續(xù)進(jìn)行別的工作；當(dāng)外設(shè)要向CPU輸入數(shù)據(jù)時(shí) ,先慢慢地把數(shù)據(jù)送到緩沖區(qū)中 ,CPU需要時(shí)可以像使用內(nèi)存中的數(shù)據(jù)那樣使用緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。若你中間又瀏覽另外的目錄再返回來瀏覽先前那張軟盤目錄時(shí) ,會(huì)發(fā)現(xiàn)快多了 .原因就在于第一次瀏覽時(shí) ,軟盤目錄已經(jīng)調(diào)入內(nèi)存的緩沖區(qū)了 .總之 ,在通道或控制器內(nèi)設(shè)置局部寄存器 ,可以暫存 I/O信息 ,減少 CPU的中斷次數(shù)。 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 77 ? 緩沖區(qū)可用硬件實(shí)現(xiàn) ,也可用軟件實(shí)現(xiàn) .硬緩沖區(qū)通常設(shè)在設(shè)備中 ,軟緩沖區(qū)由軟件設(shè)置在內(nèi)存中 。 （ 2） 雙緩沖 :在設(shè)備與 CPU之間設(shè)置兩個(gè)緩沖區(qū) ， 這樣可以解決兩臺(tái)設(shè)備之間的并行操作問題 。 ? (4)緩沖池 :把多個(gè)緩沖區(qū)連接起來統(tǒng)一管理 ,既可用于輸入 ,又可用于輸出。 ? 一個(gè)緩沖區(qū)由兩部分組成：緩沖首部和緩沖體。緩沖首部用來標(biāo)識(shí)所在緩沖區(qū)以便對(duì)其進(jìn)行管理，它由下圖幾部分組成。 ? (2)輸入緩沖隊(duì)列 :裝滿輸入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)組成的隊(duì)列 。 ? 設(shè)備號(hào) 數(shù)據(jù)塊號(hào) 緩沖器號(hào) 互斥標(biāo)識(shí)位 隊(duì)列連接指針 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 79 緩沖池工作算法 ? (1)當(dāng)設(shè)備有輸入數(shù)據(jù)時(shí) ， 先從空閑隊(duì)列中 （ 隊(duì)首 ） 申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū) ——稱為收容輸入緩沖區(qū) ,將輸入數(shù)據(jù)寫入收容輸入緩沖區(qū)中 。 ? (2)當(dāng) CPU（系統(tǒng)）要提取數(shù)據(jù)時(shí) ,將從輸入緩沖隊(duì)列中 (隊(duì)首 )申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū) ——稱為提取輸入緩沖區(qū) ,從中讀取數(shù)據(jù) 。 ? (3)當(dāng) CPU要輸出數(shù)據(jù)時(shí) ， 先從空閑隊(duì)列中 (隊(duì)首 )申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū) ——稱為收容輸出緩沖區(qū) ,將輸出數(shù)據(jù)寫入收容輸出緩沖區(qū)中 。 (4)當(dāng)設(shè)備要提取數(shù)據(jù)時(shí) ,將從輸出緩沖隊(duì)列中 (隊(duì)首 )申請(qǐng)一個(gè)緩沖區(qū) ,從中讀取數(shù)據(jù) ——稱為提取輸出緩沖區(qū) 。 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 80 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ? 何為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 ? 外設(shè)的使用都要涉及 DMA 或中斷過程 ,并要借助一些特定的寄存器進(jìn)行機(jī)器指令級(jí)的操作 .但用戶都是通過一些應(yīng)用程序 ,使用簡(jiǎn)單的命令來使用外設(shè)的 ,不可能進(jìn)行這樣一些低級(jí)的操作 .此外 ,隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的深入和廣泛展開 ,計(jì)算機(jī)所使用的外設(shè)品種越來越多 .即使同一用途的設(shè)備 ,因生產(chǎn)廠家不用 ,型號(hào)不同 ,其操作方法也會(huì)不同 ,而操作系統(tǒng)只是設(shè)置了一些通用性的 I/O操作和管理模塊 ,與設(shè)備的具體操作關(guān)系密切的程序 .往往是設(shè)備制造廠家在研制設(shè)備的同時(shí)開發(fā)的 .這種程序就稱為設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 . ? ? 基本任務(wù)是啟動(dòng)指定設(shè)備，并且在啟動(dòng)設(shè)備之前完成一系列準(zhǔn)備工作 . 上海金融學(xué)院 信息管理系 2022/8/18 81 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的工作過程 ? 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的工作過程如下所述 : ? (1)將應(yīng)用程序中的抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求 ? 設(shè)備是由設(shè)備控制器控制的 .但用戶與上層軟件的應(yīng)用程序并不了解設(shè)備控制器的細(xì)節(jié) ,只能給它提出抽象要求 ——命令 .而設(shè)備控制器又不能理解這些抽象要求 .驅(qū)動(dòng)程序就肩負(fù)了中間轉(zhuǎn)換作用 ,要將抽象要求轉(zhuǎn)換為具體要求 ,確定將命令 ,數(shù)據(jù)和參數(shù)分別送到設(shè)備控制器的哪個(gè)寄存器 。 上海金融