1、第六章 計算機和外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸重點內(nèi)容所有儲存器都是用來保存信息的，功能單一，品種有限，存取速度與CPU基本匹配，而外設(shè)功能是多種多樣的。大多數(shù)外部設(shè)備所用信息是數(shù)字式的，不過有些外設(shè)信息是并行的，有些是串行的，串行設(shè)備只能接收和發(fā)送串行的數(shù)字信息，CPU只能接收和發(fā)送串行信息。CPU通過總線要和多個外設(shè)打交道，而同一時刻CPU通常只能和一個外設(shè)交換信息。外設(shè)的工作速度通常比CPU的速度低很多。一.外部設(shè)備為什么通過接口電路和主機總線相連？1. 數(shù)據(jù)信息數(shù)字量：二進制數(shù)據(jù)和ASCII碼字符模擬量：溫度、壓力和流量等，需要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換輸入計算機開關(guān)量：2態(tài)信息，只需用1位2進制數(shù)表示2. 狀態(tài)

2、信息（外設(shè)CPU）Ready：提示輸入設(shè)備是否準備好數(shù)據(jù)Busy：提示輸出設(shè)備是否空閑，已經(jīng)準備好接收數(shù)據(jù)3. 控制信息（CPU外設(shè)）控制輸入輸出設(shè)備的操作：如外設(shè)的啟動/停止信號二.CPU和輸入輸出設(shè)備之間有幾類信號？端口：接口電路中的一個/一組可通過輸入輸出指令進行讀/寫操作的寄存器接口：CPU與外設(shè)之間的連接部件CPU通過接口中不同端口傳送不同信息每個端口在I/O地址空間中都有唯一的地址端口分類：數(shù)據(jù)端口：暫存來自/送往CPU的數(shù)據(jù)狀態(tài)端口：存放外設(shè)/接口部件本身的狀態(tài)信息控制端口：存CPU發(fā)出的控制接口/外設(shè)的命令三.端口和接口的簡單概念1. 尋址功能識別M/IO#，片選信號和端口地址

3、2. 輸入/輸出功能 識別W/R# 輸入：將數(shù)據(jù)/狀態(tài)信息送上數(shù)據(jù)總線 輸出：從數(shù)據(jù)總線接收CPU的數(shù)據(jù)/控制信息3. 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能將CPU送出的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成外設(shè)的數(shù)據(jù)格式將外設(shè)輸入的信息轉(zhuǎn)換成CPU的并行數(shù)據(jù)4. 聯(lián)絡(luò)功能發(fā)就緒信號，通知CPU數(shù)據(jù)傳輸已完成5. 中斷管理功能（中斷控制器的接口）能發(fā)送中斷請求和接收中斷響應(yīng)信號能向CPU發(fā)送中斷類型號優(yōu)先級管理四.接口的功能6. 復(fù)位功能能接收復(fù)位信號使接口及所連設(shè)備重新啟動7. 可編程功能設(shè)置工作方式設(shè)置控制信號8. 錯誤檢測功能檢測傳輸錯誤利用奇/偶校驗位檢測數(shù)據(jù)傳輸錯誤利用程序檢測狀態(tài)寄存器的內(nèi)容檢測覆蓋錯誤輸入：CPU還沒取走數(shù)據(jù)，

4、該數(shù)據(jù)被另一數(shù)據(jù)覆蓋輸出：外設(shè)還沒取走輸出緩沖器的數(shù)據(jù)，CPU又送出一數(shù)據(jù)將其覆蓋四.接口的功能1. 程序方式 無條件傳送查詢式傳送2. 中斷傳送方式3. 存儲器直接存取(DMA)方式五.CPU與外設(shè)數(shù)據(jù)傳送方式五.1.無條件傳送 計算機確信外設(shè)已經(jīng)準備就緒，即不需要查詢外設(shè)的狀態(tài)而可直接進行信息傳送。無條件傳送的程序設(shè)計簡單，因此局限用在一些簡單外設(shè)的操作，如開關(guān)，七段顯示管等。五. 1. 查詢式傳送也稱為條件傳送。即查詢外設(shè)是否處于準備好（ready=1）和空閑狀態(tài)（busy=0），若是，則傳送數(shù)據(jù)。五. 2. 中斷方式分為四個步驟： 中斷請求，中斷響應(yīng)，中斷執(zhí)行，中斷返回微處理器有兩個引

5、腳，分別為NMI、INTR;接入的請求分別為非屏蔽中斷請求和可屏蔽中斷請求。此方式下，外設(shè)具有申請CPU服務(wù)的主動權(quán)。五. 3. DMA方式與前兩種方式的本質(zhì)區(qū)別： 唯在此方式下，CPU暫時不再享有總線的控制權(quán)，而是將此控制權(quán)移交給DMA控制器。DMA傳輸(輸出)單個數(shù)據(jù)的過程 接口準備就緒，發(fā)一個DMA請求DMA控制器向CPU發(fā)總線請求信號HOLDCPU發(fā)總線請求響應(yīng)信號HLDA ，DMA接管總線DMA控制器將地址送地址總線DMA請求得到確認內(nèi)存通過數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)送接口數(shù)據(jù)鎖存器DMA發(fā)結(jié)束信號結(jié)束總線請求CPU收回總線控制權(quán)六.查詢、中斷和DMA方式的特點 查詢方式的特點CPU通過執(zhí)行程序不斷讀取和測試外設(shè)狀態(tài)缺點：CPU使用效率低實時性差：多外設(shè)系統(tǒng)中，輪流查詢每個外設(shè)中斷方式的特點是一種使CPU中止正在執(zhí)行的程序，轉(zhuǎn)去處理隨機性事件的操作優(yōu)點：CPU和外設(shè)并行工作，大大提高CPU效率 缺點：CPU傳數(shù)據(jù)；保存和恢復(fù)斷點、標志和現(xiàn)場；進入中斷處理程序和彈出斷點時都要清除指令對列花費