3.63.6 主机和外部设备的信息交换主机和外部设备的信息交换3.6.1 3.6.1 主机和外设的连接方式主机和外设的连接方式1.1.辐射式辐射式 主机主机I/OI/OI/OI/OI/OI/O早期：不易扩展早期：不易扩展 主机主机 接口接口 接口接口I/OI/OI/OI/OI/OI/O现在：便于扩展现在：便于扩展2.2.总线式总线式 主机主机 接口接口 接口接口I/OI/O I/OI/O I/OI/O便于扩展便于扩展总线总线3.3.通道式通道式 主机主机 通道通道 通道通道I/OI/OI/OI/OI/OI/O并行能力并行能力提高提高3.6.2 3.6.2 信息传送控制方式信息传送控制方式1.1.直接程序传送方式直接程序传送方式用用I/OI/O指令编程实现信息传送。指令编程实现信息传送。（程序查询）（程序查询）（1 1）外设状态）外设状态空闲空闲工作工作结束结束启动启动完成一次完成一次工作工作调用完调用完再请求再请求000001011010空闲空闲：调用前，：调用前，设备不工作；设备不工作；结束结束：调用后，：调用后，设备完成工作。设备完成工作。在接口中设在接口中设置置状态字状态字表表示这些状态。示这些状态。（2 2）查询流程）查询流程 启动外设启动外设外设工作完成？外设工作完成？N NY Y 入入/出操作出操作（3 3）优缺点）优缺点硬件开销小；硬件开销小；实时处理能力差实时处理能力差, ,并行程度低。并行程度低。（4 4）应用场合）应用场合对对CPUCPU效率要求不高的场合，效率要求不高的场合， 或诊断、或诊断、 调试过程。调试过程。2.2.中断方式中断方式查询：查询：（1 1）中断的引入）中断的引入程序程序并行操作并行操作主机主机外设外设空闲空闲启动启动等待等待工作工作程序程序交换数据交换数据中断：中断：主机主机程序程序外设外设空闲空闲启动启动工作工作程序程序请求请求中断程序中断程序交换数据交换数据程序程序（2 2）中断定义）中断定义 开中断开中断一条指令结束一条指令结束时有中断请求？时有中断请求？N NY Y继续原程序继续原程序（3 3）中断流程）中断流程CPUCPU内设置允许中断标志内设置允许中断标志CPUCPU暂时中止现行程序的执行，转去执行为某暂时中止现行程序的执行，转去执行为某个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕个随机事态服务的中断处理程序。处理完毕后自动恢复原程序的执行。后自动恢复原程序的执行。=1 =1 允许响应中断允许响应中断（开中断）（开中断）=0 =0 不允许响应中断不允许响应中断（关中断）（关中断） 启动外设启动外设执行中断执行中断服务程序服务程序继续原程序继续原程序响应响应返回返回 CLI CLI ；请求请求关中断，初始化关中断，初始化 启动；启动； 启动设备启动设备响应响应返回返回例例.PC.PC系列机系列机允许中断位允许中断位IF=IF=0 0 关中断关中断1 1 开中断开中断 STI STI ；开中断开中断（4 4）程序组织）程序组织（5 5）硬件设置）硬件设置响应响应逻辑逻辑CPUCPU禁止禁止/ /允许设备请求允许设备请求设备工作完成设备工作完成（6 6）应用场合）应用场合用于中、低速用于中、低速I/OI/O操作或处理复杂随机事态。操作或处理复杂随机事态。判优判优逻辑逻辑请求请求逻辑逻辑屏蔽屏蔽逻辑逻辑非屏蔽非屏蔽CPUCPU送屏蔽字送屏蔽字( (动态改变设备优先级动态改变设备优先级) )设备提出请求设备提出请求判别设备优先级判别设备优先级CPUCPU响应请求，并转相响应请求，并转相应服务程序入口应服务程序入口CPUCPU接口接口注意区分注意区分CPUCPU对请求的对请求的屏蔽屏蔽和对请求的和对请求的响应响应。送屏蔽字送屏蔽字开开/ /关中断关中断3.3.直接存储器存取直接存储器存取(DMA)(DMA)方式方式（1 1）定义）定义DMADMA控制器接控制器接直接依靠硬件实现主存与直接依靠硬件实现主存与I/OI/O间的数据传送，间的数据传送，传送期间不需传送期间不需CPUCPU程序干预。程序干预。1)I/O1)I/O与与主存主存，而不是，而不是I/OI/O与与CPUCPU或或I/OI/O与与主机主机。2)2)早期由早期由CPUCPU控制传送；控制传送； 现在由现在由DMADMA控制器控制器控制传送，控制传送，管总线权，管总线权，传送完毕再交还总线权。传送完毕再交还总线权。3)3)传送期间只要传送期间只要CPUCPU不访存，可并行操作。不访存，可并行操作。4)4)传送前和传送后需要程序干预。传送前和传送后需要程序干预。（2 2）硬件设置）硬件设置 操作类型操作类型 地址计数地址计数控制传送方向控制传送方向DMADMA控制器控制器接口接口提供主存地址提供主存地址 交换量计数交换量计数控制传送次数控制传送次数 请求请求DMADMA中断中断 数据缓冲数据缓冲传递请求传递请求暂存交换数据暂存交换数据 外设寻址外设寻址提供外设地址提供外设地址初初始始化化信信息息（3 3）DMADMA流程流程 启动外设启动外设一个总线周期结一个总线周期结束时有束时有DMADMA请求？请求？N NY Y 继续程序继续程序传送操作类型、主存首址、传送操作类型、主存首址、交换量、外设寻址信息交换量、外设寻址信息一次一次DMADMA传送传送 地址地址+ +1 交换量交换量- -1一条指令结束一条指令结束时有中断请求？时有中断请求？中断处理中断处理Y Y交换量交换量=0=0？N NY Y申请中断申请中断N N响应响应主程序主程序实现初始化。实现初始化。三个阶段：三个阶段：程序准备：程序准备：DMADMA传送：传送：善后处理：善后处理：（4 4）应用场合）应用场合用于高速、简单、批量数据用于高速、简单、批量数据传送。传送。硬件硬件实现实现M MI/OI/O。中断处理程序中断处理程序判断传送的正误。判断传送的正误。DMADMA与中断的相同点：与中断的相同点：能响应随机请求；可并行操作。能响应随机请求；可并行操作。DMADMA与中断的不同点：与中断的不同点：中断：用程序实现中、低速中断：用程序实现中、低速I/OI/O传送；能处理复杂传送；能处理复杂 一条指令结束时响应请求。一条指令结束时响应请求。事态；事态；DMADMA：用硬件实现高速、简单用硬件实现高速、简单I/OI/O传送；一个总线传送；一个总线 周期结束时响应请求。周期结束时响应请求。 程序切换程序切换总线权切换总线权切换