微机监测原理讲解.ppt

中断控制方式的数据交换具有如下特点: (1) 提高了CPU的工作效率; (2) 外围设备具有申请中断服务的主动权; (3) CPU可以和外设并行工作; (4) 可适合实时系统对I/O处理的要求。 采用程序控制方式进行数据传送时，都是靠CPU执行程序指令来实现数据的输入/输出。 采用程序控制方式时，数据的传输率不会很高。 对于高速外设，如高速磁盘装置或高速数据采集系统等，采用这样的传送方式，往往满足不了其数据传输率的要求。必须采用DMA控制方式。 例如，对于磁盘装置，其数据传输率通常在20万字节/秒以上，即传输一个字节的时间要小于5μs。 对于通常的PC机来说，执行一条程序指令平均需要几μs时间。显然，采用程序控制不能满足这种高速外设的要求。 DMA方式主要用于传送时间比CPU数据传送周期还要快的数据传送场合。 由此产生不需要CPU干预(不需CPU执行程序指令)，而在专门硬件控制电路（DMA控制器，简称DMAC）控制之下进行的外设与存储器间直接数据传送的方式，称为直接存储器存取(Direct Memory Access)，简称DMA方式。 DMA控制器的基本功能 (1) 能接收I/O接口的DMA请求，并向CPU发出总线接管请求信号； (2) 当CPU发出总线回答信号后，并给出存取数据的个数及初始地址，DMAC接管对总线的控制，进入DMA传送过程； (3) 能实现有效的寻址，即能输出地址信息并在数据传送过程中自动修改地址； (4) 能向存储器和I/O接口发出相应的读/写控制信号； (5) 能控制数据传送的字节数，控制DMA传送是否结束； (6) 在DMA传送结束后，能释放总线给CPU，恢复CPU对总线的控制。 若从外设往内存输入一个数据块(输入过程)，在单字节传输方式下，其主要工作过程为： (1) I/O接口向DMA控制器发送DMA请求信号； (2) DMA控制器向CPU发总线请求信号，当得到CPU送来的总线允许信号后，DMA控制器获得总线控制权； (3) DMA控制器将其地址寄存器的内容送到地址总线上； (4) DMA控制器往I/O接口发送DMA响应信号，并接着发出读I/O接口信号IOR，令I/O接口把数据送到数据总线上； (5) DMA控制器发出存储器写信号MEMW，将数据传送到由地址总线上的地址所指向的内存单元； (6) DMA控制器放弃对总线的控制权； (7) 地址寄存器加1； (8) 字节计数寄存器减1； (9) 如果字节计数寄存器的值不为零，则返回第一步，否则结束。 Intel 8237是一种功能很强的可编程DMA控制器 , 广泛应用于微型计算机系统中。 采用5MHz时钟时，其传输速率可达1.6M字节/秒； 一片8237内部有四个独立的DMA通道，每个通道一次DMA传送的最大长度可达64K字节； 总线通常包括一组信号线，主要的信号线有： (1) 数据线和地址线：这一类信号线决定了数据传输的宽度和直接寻址的范围。 (2) 控制、时序和中断信号线： 这一类信号线决定了总线功能的强弱以及适应性的好坏。 (3) 电源线和地线： 这一类线决定了电源的种类及地线的分布和用法。 (4) 备用线： 这一类线是厂家和用户作为性能扩充或作为特殊要求使用的信号线。 2 总线分类 微型计算机的总线按功能和规范可分为三大类型： (1) 片总线(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。 (2) 内总线(Internal Bus, I-Bus) 又称系统总线或板级总线，是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。包括地址、数据和控制总线。 (3) 外总线(External Bus, E-Bus) 又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪表、控制装置等)之间信息传输的通路，如EIA RS-232C、IEEE-488等。 上述三类总线在微机系统中的地位及相互关系下图所示。 3 总线标准 为了充分发挥总线的作用，每类总线标准都必须有具体和明确的规范说明，通常包括以下几个方面的技术规范或特性： (1) 机械特性：规定总线插件的机械尺寸，总线插头、插座的规格及位置等； (2) 电气特性： 规定总线信号的逻辑电平、噪声容限及负载能力等； (3)功能特性： 给出各总线信号的名称及功能定义； (4) 规程特性：对各总线信号的动作过程及时序关系进行说明。 总