計算機組成原理第五章

1、主講:雷向東中南大學 信息科學與工程學院Central South UniversitySchool of Information Science and Engineering 5.6 DMA方式方式5.5 程序中斷方式程序中斷方式5.4 程序查詢方式程序查詢方式5.3 I/O接口接口5.2 外部設備外部設備5.1 概述概述一、輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況一、輸入輸出系統(tǒng)的發(fā)展概況1. 早期早期分散連接分散連接CPU 和和 I/O 串行串行 工作工作程序查詢方式程序查詢方式2. 接口模塊和接口模塊和 DMA 階段階段總線連接總線連接CPU 和和 I/O 并行并行 工作工作3. 具有通道結構的階段具

2、有通道結構的階段4. 具有具有 I/O 處理機的階段處理機的階段中斷方式中斷方式DMA 方式方式二、輸入輸出系統(tǒng)的組成二、輸入輸出系統(tǒng)的組成1. I/O 軟件軟件(1) I/O 指令指令(2) 通道指令通道指令CPU 指令的一部分指令的一部分通道自身的指令通道自身的指令指出數(shù)組的首地址、傳送字數(shù)、操作命令指出數(shù)組的首地址、傳送字數(shù)、操作命令如如 IBM/370 通道指令為通道指令為 64 位位2. I/O 硬件硬件設備設備I/O 接口接口設備設備設備控制器設備控制器通道通道操作碼操作碼命令碼命令碼設備碼設備碼三、三、I/O 與主機的聯(lián)系方式與主機的聯(lián)系方式1. I/O 編址方式編址方式(1)

3、統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址(2) 不統(tǒng)一編址不統(tǒng)一編址用取數(shù)、存數(shù)指令用取數(shù)、存數(shù)指令有專門的有專門的 I/O 指令指令2. 設備選址設備選址用設備選擇電路識別是否被選中用設備選擇電路識別是否被選中3. 傳送方式傳送方式(1) 串行串行(2) 并行并行數(shù)據(jù)字數(shù)據(jù)字命令字命令字命令字命令字0 1 1 0 1 0 0 0起始位起始位終止位終止位9.09ms2 9.09ms4. 聯(lián)絡方式聯(lián)絡方式(1) 立即響應立即響應(2) 異步工作采用應答信號異步工作采用應答信號 “Ready”“Strobe”I/O 接接 口口I/O 設設 備備CPU(3) 同步工作采用同步時標同步工作采用同步時標并行并行串行串行起始位起

4、始位終止位終止位9.09ms2 9.09ms5. I/O 與主機的連接方式與主機的連接方式(1) 輻射式連接輻射式連接(2) 總線連接總線連接 外設外設 外設外設 外設外設 主主機機不便于增刪設備不便于增刪設備每臺設備都配有一套每臺設備都配有一套控制線路和一組信號線控制線路和一組信號線便于增刪設備便于增刪設備四、四、I/O 與主機信息傳送的控制方式與主機信息傳送的控制方式1. 程序查詢方式程序查詢方式CPU 和和 I/O 串行工作串行工作踏步等待踏步等待CPU讀讀I/O狀態(tài)狀態(tài)檢查狀態(tài)檢查狀態(tài)未準備就緒未準備就緒出錯出錯從從I/O接口中讀接口中讀 一個字到一個字到CPU從從CPU向主存向主存

5、寫入一個字寫入一個字CPU向向I/O發(fā)發(fā) 讀指令讀指令CPU讀讀I/O狀態(tài)狀態(tài)檢查狀態(tài)檢查狀態(tài) 完成否完成否未準備就緒未準備就緒現(xiàn)行程序現(xiàn)行程序是是出錯出錯已準備就緒已準備就緒否否2. 程序中斷方式程序中斷方式I/O 工作工作CPU 不查詢不查詢CPU 暫停現(xiàn)行程序暫?，F(xiàn)行程序自身準備自身準備與主機交換信息與主機交換信息CPU 和和 I/O 并行工作并行工作 啟動啟動 I/O現(xiàn)行程序現(xiàn)行程序 中斷服務程序中斷服務程序KK+1沒有踏步等待現(xiàn)象沒有踏步等待現(xiàn)象中斷現(xiàn)行程序中斷現(xiàn)行程序程序中斷方式流程程序中斷方式流程CPU 向向 I/O 發(fā)讀指令發(fā)讀指令CPU 讀讀 I/O 狀態(tài)狀態(tài)檢查狀態(tài)檢查狀態(tài)

6、完成否？完成否？CPU 做其他事情做其他事情I/O 設備工作設備工作準備就緒準備就緒CPU I/O從從 CPU 向主存寫入一個字向主存寫入一個字CPU 主存主存從從 I/O 接口中讀一個字到接口中讀一個字到CPUI/O CPU中斷請求中斷請求I/O CPU出錯出錯是是否否未錯未錯3. DMA 方式方式主存和主存和 I/O 之間有一條直接數(shù)據(jù)通道之間有一條直接數(shù)據(jù)通道不中斷現(xiàn)行程序不中斷現(xiàn)行程序周期挪用（周期竊?。┲芷谂灿茫ㄖ芷诟`?。〤PU 和和 I/O 并行工作并行工作存取周期結束存取周期結束CPU 執(zhí)行現(xiàn)行程序執(zhí)行現(xiàn)行程序CPU 執(zhí)行現(xiàn)行程序執(zhí)行現(xiàn)行程序DMA請求請求啟動啟動I/OI/O準備

7、準備I/O準備準備一個存取周期一個存取周期實現(xiàn)實現(xiàn)I/O與主存之間的傳送與主存之間的傳送三種方式的三種方式的 CPU 工作效率比較工作效率比較存取周期結束存取周期結束CPU 執(zhí)行現(xiàn)行程序執(zhí)行現(xiàn)行程序CPU 執(zhí)行現(xiàn)行程序執(zhí)行現(xiàn)行程序DMA請求請求啟動啟動I/OI/O準備準備I/O準備準備一個存取周期一個存取周期實現(xiàn)實現(xiàn)I/O與主存與主存之間的傳送之間的傳送CPU 執(zhí)行執(zhí)行現(xiàn)行程序現(xiàn)行程序CPU查詢等待并傳輸查詢等待并傳輸I/O數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CPU 執(zhí)行執(zhí)行現(xiàn)行程序現(xiàn)行程序啟動啟動I/OI/O 準備及傳送準備及傳送指令執(zhí)行周期結束指令執(zhí)行周期結束CPU 執(zhí)行現(xiàn)行程序執(zhí)行現(xiàn)行程序CPU 執(zhí)行現(xiàn)行程序執(zhí)行現(xiàn)

8、行程序啟動啟動I/O中斷請求中斷請求I/O準備準備I/O準備準備CPU 處理中斷服務程序處理中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)實現(xiàn) I/O 與主機之間的傳送與主機之間的傳送間間斷斷啟動啟動I/O啟動啟動I/OI/O準備準備中斷請求中斷請求啟動啟動I/OI/O準備準備一個存取周期一個存取周期DMA請求請求程序程序查詢查詢方式方式程序程序中斷中斷方式方式DMA 方式方式I/O 準備及傳送準備及傳送一、概述一、概述外部設備大致分三類外部設備大致分三類鍵盤鍵盤 鼠標鼠標 打印機打印機 顯示器顯示器 磁盤磁盤 光盤光盤 磁帶磁帶二、輸入設備二、輸入設備1. 鍵盤鍵盤2. 鼠標鼠標3. 觸摸屏觸摸屏按鍵按鍵判斷哪個鍵按下判

9、斷哪個鍵按下將此鍵翻譯成將此鍵翻譯成 ASCII 碼碼 （編碼鍵盤法）（編碼鍵盤法）1. 人機交互設備人機交互設備2. 計算機信息駐留設備計算機信息駐留設備3. 機機 機通信設備機通信設備調(diào)制解調(diào)器等調(diào)制解調(diào)器等機械式、光電式機械式、光電式三、輸出設備三、輸出設備1. 顯示器顯示器(1) 字符顯示字符顯示(2) 圖形顯示圖形顯示(3) 圖像顯示圖像顯示字符發(fā)生器字符發(fā)生器主觀圖像主觀圖像客觀圖像客觀圖像2. 打印機打印機(1) 擊打式擊打式(2) 非擊打式非擊打式點陣式（逐字、逐行）點陣式（逐字、逐行）噴墨（逐字）噴墨（逐字） 激光（逐頁）激光（逐頁）四、其他四、其他1. A/D、D/A2.

10、終端終端3. 漢字處理漢字處理五、多媒體技術五、多媒體技術完成顯示控制與存儲完成顯示控制與存儲 鍵盤管理及通信控制鍵盤管理及通信控制模擬模擬/數(shù)字（數(shù)字數(shù)字（數(shù)字/模擬）轉(zhuǎn)換器模擬）轉(zhuǎn)換器漢字輸入、漢字存儲、漢字輸出漢字輸入、漢字存儲、漢字輸出1. 什么是多媒體什么是多媒體2. 多媒體計算機的關鍵技術多媒體計算機的關鍵技術由鍵盤和顯示器組成由鍵盤和顯示器組成一、概述一、概述為什么要設置接口？為什么要設置接口？1. 實現(xiàn)設備的選擇實現(xiàn)設備的選擇2. 實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖達到速度匹配實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖達到速度匹配4. 實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換5. 傳送控制命令傳送控制命令6. 反映設備的狀態(tài)（反映設備的狀態(tài)（“

11、忙忙”、“就緒就緒”、“中斷請求中斷請求”）3. 實現(xiàn)數(shù)據(jù)串實現(xiàn)數(shù)據(jù)串 并格式轉(zhuǎn)換并格式轉(zhuǎn)換二、接口的功能和組成二、接口的功能和組成(1) 設備選擇線設備選擇線(2) 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線(3) 命令線命令線(4) 狀態(tài)線狀態(tài)線I/O 接口接口設備設備I/O 接口接口設備設備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線命令線命令線狀態(tài)線狀態(tài)線I/O總線總線設備選擇線設備選擇線 總線連接方式的總線連接方式的 I/O 接口電路接口電路2. 接口的功能和組成接口的功能和組成功能功能組成組成選址功能選址功能傳送命令的功能傳送命令的功能傳送數(shù)據(jù)的功能傳送數(shù)據(jù)的功能反映設備狀態(tài)的功能反映設備狀態(tài)的功能設備選擇電路設備選擇電路命令寄存器命令寄存器

12、 命令譯碼器命令譯碼器數(shù)據(jù)緩沖寄存器數(shù)據(jù)緩沖寄存器設備狀態(tài)標記設備狀態(tài)標記完成觸發(fā)器完成觸發(fā)器 D工作觸發(fā)器工作觸發(fā)器 B中斷請求觸發(fā)器中斷請求觸發(fā)器 INTR屏蔽觸發(fā)器屏蔽觸發(fā)器 MASK3. I/O 接口的基本組成接口的基本組成 命令寄存器命令寄存器和命令譯碼器和命令譯碼器 設備選擇設備選擇 電路電路 設備狀態(tài)設備狀態(tài) 標記標記 數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖 寄存器寄存器DBR 控制邏輯電路控制邏輯電路I/O接口接口外外 部部 設設 備備數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線命令命令狀態(tài)狀態(tài)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線命令線命令線狀態(tài)線狀態(tài)線CPU地址線地址線三、接口類型三、接口類型并行接口并行接口串行接口串行接口可編程接口可編程接口不可編程

13、接口不可編程接口通用接口通用接口專用接口專用接口1. 按數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù) 傳送方式傳送方式 分類分類2. 按功能按功能 選擇的靈活性選擇的靈活性 分類分類3. 按按 通用性通用性 分類分類4. 按數(shù)據(jù)傳送的按數(shù)據(jù)傳送的 控制方式控制方式 分類分類中斷接口中斷接口DMA 接口接口Intel 8255Intel 8251Intel 8255、 Intel 8251Intel 8212Intel 8255、 Intel 8251Intel 8279、 Intel 8275Intel 8259Intel 8257一、程序查詢流程一、程序查詢流程檢查狀態(tài)標記檢查狀態(tài)標記1 設備設備1 準備就緒？準備就緒？檢查

14、狀態(tài)標記檢查狀態(tài)標記N 設備設備N準備就緒？準備就緒？處理設備處理設備1是是否否否否處理設備處理設備N是是1. 查詢流程查詢流程檢查狀態(tài)標記檢查狀態(tài)標記交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)準備就緒準備就緒?是是否否單個設備單個設備多個設備多個設備測測試試指指令令轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移指指令令傳傳送送指指令令2. 程序流程程序流程設置內(nèi)存緩沖區(qū)首址設置內(nèi)存緩沖區(qū)首址設置計數(shù)器設置計數(shù)器啟動外設啟動外設傳送一個數(shù)據(jù)傳送一個數(shù)據(jù)修改內(nèi)存地址修改內(nèi)存地址修改計數(shù)值修改計數(shù)值結束結束I/O傳送傳送準備好？準備好？傳送完？傳送完？未完未完是是完完否否設備選擇電路設備選擇電路DBRQQ&數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線準備就緒準備就緒啟動命令啟動命令地

15、址線地址線SEL輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)啟動設備啟動設備設備工作設備工作 結束結束DB二、程序查詢方式的接口電路二、程序查詢方式的接口電路10 10以輸入為例以輸入為例中斷服務程序中斷服務程序中斷服務程序中斷服務程序入口入口1入口入口212一、中斷的概念一、中斷的概念KK+1QQ+1中斷服務程序中斷服務程序1中斷服務程序中斷服務程序2二、二、I/O 中斷的產(chǎn)生中斷的產(chǎn)生以打印機為例以打印機為例發(fā)中斷請求發(fā)中斷請求 空閑空閑接收接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)接收接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)準備準備發(fā)中斷請求發(fā)中斷請求打印打印打印打印打印機打印機執(zhí)行主程序執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序響應中斷響應中斷中

16、斷返回中斷返回響應中斷響應中斷中斷返回中斷返回 啟動啟動打印機打印機傳送傳送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳送傳送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)CPUCPU 與打印機并行工作與打印機并行工作三、程序中斷方式的接口電路三、程序中斷方式的接口電路1. 配置中斷請求觸發(fā)器和中斷屏蔽觸發(fā)器配置中斷請求觸發(fā)器和中斷屏蔽觸發(fā)器DQ&1INTR 中斷請求觸發(fā)器中斷請求觸發(fā)器INTR = 1 有請求有請求MASK 中斷屏蔽觸發(fā)器中斷屏蔽觸發(fā)器MASK = 1 被屏蔽被屏蔽來自來自 CPU 的的中斷查詢信號中斷查詢信號受設備本身控制受設備本身控制INTR D MASKQD 完成觸發(fā)器完成觸發(fā)器中斷請求中斷請求2. 排隊器排隊器排隊排隊在在 CPU

17、 內(nèi)、在接口電路中（鏈式排隊器）內(nèi)、在接口電路中（鏈式排隊器）硬件硬件軟件軟件 詳見第八章詳見第八章INTP1 INTP2 INTP3 INTP4 INTR1INTR2INTR3INTR4 1& 1& 1& 1& INTR1設備設備 1#、2#、3#、4# 優(yōu)先級按優(yōu)先級按 降序排列降序排列INTRi = 1 有請求有請求 即即 INTRi = 01INTP11INTP21INTP31INTP4&INTR1INTR2INTR3INTR4INTR1INTR2INTR3INTR4 1& 1& 1& 1& INTP1 INTP2

18、 INTP3 INTP4 INTR2INTR1INTR1INTR21&INTP22. 排隊器排隊器排隊排隊在在 CPU 內(nèi)、在接口電路中（鏈式排隊器）內(nèi)、在接口電路中（鏈式排隊器）硬件硬件軟件軟件 詳見第八章詳見第八章3. 中斷向量地址形成部件中斷向量地址形成部件入口地址入口地址向量地址向量地址排隊器輸出排隊器輸出由軟件產(chǎn)生由軟件產(chǎn)生硬件向量法硬件向量法 顯示器服務程序顯示器服務程序 打印機服務程序打印機服務程序JMP 400JMP 300JMP 200主存主存12H13H14H200300向量地址向量地址入口地址入口地址入口地址入口地址中斷向量地址中斷向量地址 形成部件形成部件 設備

19、設備編碼器編碼器1 0 0 0000100100 1 0 000010011詳見第八章詳見第八章由由 硬件硬件 產(chǎn)生產(chǎn)生 向量地址向量地址再由再由 向量地址向量地址 找到找到 入口地址入口地址設備選擇電路設備選擇電路DBR DQ&數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線啟動命令啟動命令地址線地址線SEL輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)啟動設備啟動設備設備工作設備工作 結束結束&1QQDINTR BQQMASK 設備編碼器設備編碼器排隊器排隊器中斷查詢中斷查詢來自高一級來自高一級 的排隊器的排隊器至低一級至低一級的排隊器的排隊器向量地址向量地址中斷響應中斷響應 INTA中斷請求中斷請求命令譯碼命令譯碼4. 程序中斷方式接口

20、電路的基本組成程序中斷方式接口電路的基本組成四、四、I/O 中斷處理過程中斷處理過程1. CPU 響應中斷的條件和時間響應中斷的條件和時間(1) 條件條件(2) 時間時間允許中斷觸發(fā)器允許中斷觸發(fā)器 EINT = 1用用 開中斷開中斷 指令置指令置 “1” EINT用用 關中斷關中斷 指令置指令置“ 0” EINT 或硬件或硬件 自動復位自動復位當當 D = 1（隨機）且隨機）且 MASK = 0 時時在每條指令執(zhí)行階段的結束前在每條指令執(zhí)行階段的結束前CPU 發(fā)發(fā) 中斷查詢信號中斷查詢信號（將（將 INTR 置置“1”）設備選擇電路設備選擇電路DBR DQ&數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線啟動命令啟動命

21、令地址線地址線SEL輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)啟動設備啟動設備設備工作設備工作 結束結束&1QQDINTR BQQ MASK設備編碼器設備編碼器排隊器排隊器中斷查詢中斷查詢來自高一級來自高一級 的排隊器的排隊器至低一級至低一級的排隊器的排隊器向量地址向量地址中斷響應中斷響應 INTA中斷請求中斷請求命令譯碼命令譯碼2. I/O 中斷處理過程中斷處理過程10&DBR設備選擇電路設備選擇電路01以輸入為例以輸入為例五、中斷服務程序流程五、中斷服務程序流程1. 中斷服務程序的流程中斷服務程序的流程(1) 保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場(2) 中斷服務中斷服務(3) 恢復現(xiàn)場恢復現(xiàn)場(4) 中斷返回中斷返回對

22、不同的對不同的 I/O 設備具有不同內(nèi)容的設備服務設備具有不同內(nèi)容的設備服務中斷返回指令中斷返回指令2. 單重中斷和多重中斷單重中斷和多重中斷不允許中斷不允許中斷 現(xiàn)行的現(xiàn)行的 中斷服務程序中斷服務程序單重單重 中斷中斷多重多重 中斷中斷允許級別更高允許級別更高 的中斷源的中斷源中斷中斷 現(xiàn)行的現(xiàn)行的 中斷服務程序中斷服務程序中斷隱指令完成中斷隱指令完成進棧指令進棧指令出棧指令出棧指令程序斷點的保護程序斷點的保護寄存器內(nèi)容的保護寄存器內(nèi)容的保護3. 單重中斷和多重中斷的服務程序流程單重中斷和多重中斷的服務程序流程中斷否？中斷否？保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場設備服務設備服務恢復現(xiàn)場恢復現(xiàn)場 開中斷開中斷中斷

23、返回中斷返回取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令中斷服務程序中斷服務程序 中斷響應中斷響應 程序斷點進棧程序斷點進棧 關中斷關中斷 向量地址向量地址 PC中斷周期中斷周期是是中斷返回中斷返回保護現(xiàn)場保護現(xiàn)場設備服務設備服務恢復現(xiàn)場恢復現(xiàn)場開中斷開中斷開中斷開中斷開中斷開中斷中斷隱指令中斷隱指令中斷隱指令中斷隱指令否否取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令中斷否？中斷否？否否 中斷響應中斷響應 程序斷點進棧程序斷點進棧 關中斷關中斷向量地址向量地址 PC中斷周期中斷周期是是中斷服務程序中斷服務程序單重單重 多重多重 主程序和服務程序搶占主程序和服務程序搶占 CPU 示意示意準備工作準備工作準備工作準備工作準備工作

24、準備工作傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)發(fā)中斷請求發(fā)中斷請求發(fā)中斷請求發(fā)中斷請求I/O宏觀宏觀 上上 CPU 和和 I/O 并行并行 工作工作微觀微觀 上上 CPU 中斷現(xiàn)行程序中斷現(xiàn)行程序 為為 I/O 服務服務主程序主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序啟動外設啟動外設 服務程序服務程序（傳送數(shù)據(jù)）（傳送數(shù)據(jù)） 服務程序服務程序（傳送數(shù)據(jù)）（傳送數(shù)據(jù)）繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序CPU程序中斷接口芯片程序中斷接口芯片 8259A 的內(nèi)部結構的內(nèi)部結構 內(nèi)部總線內(nèi)部總線 緩沖器緩沖器讀讀 / 寫寫邏邏 輯輯級聯(lián)緩沖級聯(lián)緩沖器器/比較器比較器優(yōu)先權優(yōu)先權比較器比較器 ( PR ) 中斷中斷 服務服

25、務 寄存寄存 器器(ISR) 中斷中斷 請求請求 寄存寄存 器器(IRR)中斷屏蔽寄存器中斷屏蔽寄存器 （IMR）控制邏輯控制邏輯INTINTAD7D0A0RDWRCSCAS0CAS1CAS2SP/ENIR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7內(nèi)部總線內(nèi)部總線一、一、DMA 方式的特點方式的特點1. DMA 和程序中斷兩種方式的數(shù)據(jù)通路和程序中斷兩種方式的數(shù)據(jù)通路CPU主主存存ACC 中斷接口中斷接口DMA 接口接口I/O 設設 備備中斷方式數(shù)據(jù)傳送通路中斷方式數(shù)據(jù)傳送通路輸入指令輸入指令輸出指令輸出指令DMA方式數(shù)據(jù)傳送通路方式數(shù)據(jù)傳送通路2. DMA 與主存交換數(shù)據(jù)的三種方式與主存交

26、換數(shù)據(jù)的三種方式(1) 停止停止 CPU 訪問主存訪問主存控制簡單控制簡單CPU 處于不工作狀態(tài)或保持狀態(tài)處于不工作狀態(tài)或保持狀態(tài)未充分發(fā)揮未充分發(fā)揮 CPU 對主存的利用率對主存的利用率主存工作時間主存工作時間CPU不執(zhí)行程序不執(zhí)行程序DMA不工作不工作DMA不工作不工作DMA工作工作 CPU控制控制并使用主存并使用主存 DMA控制控制并使用主存并使用主存t(2) 周期挪用（或周期竊?。┲芷谂灿茫ɑ蛑芷诟`?。〥MA 訪問主存有三種可能訪問主存有三種可能 CPU 此時不訪存此時不訪存 CPU 正在訪存正在訪存 CPU 與與 DMA 同時請求訪存同時請求訪存此時此時 CPU 將總線控制權讓給將總

27、線控制權讓給 DMA主存工作時間主存工作時間 CPU控制控制并使用主存并使用主存 DMA控制控制并使用主存并使用主存t(3) DMA 與與 CPU 交替訪問交替訪問主存工作時間主存工作時間 DMA控制控制并使用主存并使用主存 CPU控制控制并使用主存并使用主存tCPU 工作周期工作周期C1 專供專供 DMA 訪存訪存C2 專供專供 CPU 訪存訪存所有指令執(zhí)行過程中的一個基準時間所有指令執(zhí)行過程中的一個基準時間二、二、DMA 接口的功能和組成接口的功能和組成1. DMA 接口功能接口功能(1) 向向 CPU 申請申請 DMA 傳送傳送(2) 處理總線處理總線 控制權的轉(zhuǎn)交控制權的轉(zhuǎn)交(3) 管

28、理管理 系統(tǒng)總線、系統(tǒng)總線、控制控制 數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送(4) 確定確定 數(shù)據(jù)傳送的數(shù)據(jù)傳送的 首地址和長度首地址和長度(5) DMA 傳送結束時，傳送結束時，給出操作完成信號給出操作完成信號修正修正 傳送過程中的數(shù)據(jù)地址和長度傳送過程中的數(shù)據(jù)地址和長度DMA接口接口主主存存CPU2. DMA 接口組成接口組成DMA 控控 制制 邏邏 輯輯 中中 斷斷 邏邏 輯輯設備設備HLDAARWCDARHRQ中斷請求中斷請求數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線+1+1溢出信號溢出信號DREQDACKBR三、三、DMA 的工作過程的工作過程1. DMA 傳送過程傳送過程預處理、數(shù)據(jù)傳送、后處理預處理、數(shù)據(jù)傳送、后處理(

29、1) 預處理預處理通過幾條輸入輸出指令預置如下信息通過幾條輸入輸出指令預置如下信息 通知通知 DMA 控制邏輯傳送方向（入控制邏輯傳送方向（入/出）出） 設備地址設備地址 DMA 的的 DAR 主存地址主存地址 DMA 的的 AR 傳送字數(shù)傳送字數(shù) DMA 的的 WC預處理預處理：主存起始地址主存起始地址設備地址設備地址 傳送數(shù)據(jù)個數(shù)傳送數(shù)據(jù)個數(shù)啟動設備啟動設備DMADMADMA數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送：繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序同時完成一批數(shù)據(jù)傳送同時完成一批數(shù)據(jù)傳送后處理后處理：中斷服務程序中斷服務程序做做 DMA 結束處理結束處理繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序CPU(2) DMA 傳送過程示意傳

30、送過程示意允許傳送？允許傳送？主存地址送總線主存地址送總線數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)送I/O設備（或主存設備（或主存 ）主存地址主存地址 加加 1傳送個數(shù)傳送個數(shù) 減減 1 數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊傳送結束？傳送結束？向向CPU申請申請 程序中斷程序中斷DMA請求請求否否否否是是是是數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送(3) 數(shù)據(jù)傳送過程（輸入）數(shù)據(jù)傳送過程（輸入）BR設備設備DMA 控控 制制 邏邏 輯輯 中中 斷斷 邏邏 輯輯ARWCDARDMA接口接口主主存存CPU+1+1DREQHRQHLDA地址線地址線DACK數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線溢出信號溢出信號中斷請求中斷請求ARWC+1+1BRBRBRBRBRBRBR設備設備DMA 控控 制制 邏邏 輯輯 中中 斷斷 邏邏 輯輯ARWCDARDMA接口接口主主存存CPU+1+1DREQHRQHLDA地址線地址線DACK數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線溢出信號溢出信號中斷請求中斷請求ARWC+1+1(4) 數(shù)據(jù)傳送過程（輸出）數(shù)據(jù)傳送過程（輸出）BRBRBRBR(5) 后處