主机及外部设备的信息交换幻灯片.ppt

第 7 章  主机与外部设备的信息交换 ——本章简单介绍总线和接口的基本概念，以及I/O指令的设备；然后详细讨论三种I/O传送控制方式及相应的接口，重点放在中断方式上；最后讨论系统总线的组成和操作时序。 学习目标 掌握：I/O接口的基本功能与组成，同步总线与同步扩展总线，异步总线（应答关系）。直接程序控制方式。 熟练掌握：中断方式（定义、特点、应用、中断接口、中断过程、向量中断方式），DMA（定义、特点、应用、DMA过程。 理解：接口分类，系统总线的信号组成。 了解：IOP。 §7.1 总线与接口 §7.1.1 主机与外部设备的连接方式 §7.1.2 系统总线的功能与分类 §7.1.3 接口的功能与分类 §7.2 I/O指令与直接程序控制方式 §7.2.1 I/O指令 §7.2.2 直接程序控制 §7.3 程序中断方式 §7.3.1 中断基本概念 §7.3.2 中断接口模型 §7.3.3 中断过程 §7.4 DMA方式 §7.4.1 DMA基本概念 §7.4.2 DMA初始化及DMA传送过程 §7.5 系统总线 §7.5.1 总线标准及信号组成 §7.5.2 总线的操作时序 §7.5.3 典型总线举例 §7.1 总线与接口 §7.1.1 主机与外部设备的连接方式 1、带有IOP的总线连接方式 2、多总线连接方式 §7.1.2 系统总线的功能与分类 总线是一组能为多个部件分时共享的公共的信息传送线路，以及相关的总线协议和相应的控制逻辑。 1、总线的功能：是以共享、分时的方式为多个部件提供信息交换通路。 几个概念：（教材P302） （1）共享 （2）分时 （3）总线协议 2、总线的分类： （1）按总线在系统中的作用划分 CPU内部总线——也称CPU内总线，用来连接CPU内的各个寄存器与算术逻辑运算部件。 部件内总线——也称片级总线，用来连接插件板上的各个芯片，常称为局部总线。 系统总线——也称板级总线，用来连接计算机系统内各个大功能部件。包括三总线：地址线、控制线、数据线。 外总线——也称通讯总线，用来连接多个计算机系统，或连接计算机系统与甚设备。 （2）按数据传送格式划分 并行总线——有多根数据线，可同时传送多个数据位，因而传送速度快。计算机系统内部的总路线多采用并行总线。 串行总线——有一根数据线，串行逐位地传送数据，传送速度慢，但节省传送线。外总线多采用串行总线，以降低通讯线路的成本，实现远距离传输。 （3）按时序控制方式划分 （3）按时序控制方式划分 （3）按时序控制方式划分 §7.1.3 接口的功能与分类 接口是两个部件之间的交接部分，或称界面。（硬件接口、软件接口、软硬接口） I/O接口是指主机和外设之间的硬件接口。 1、I/O接口的基本功能 （1）寻址 （2）数据缓冲 （3）预处理 （4）控制功能 3、I/O接口的分类： （1）按数据传送格式划分 并行接口——是指接口与系统总线之间、接口与外设之间均按并行方式传送数据。 串行接口——是指接口与外设之间采取串行方式传送数据，接口与系统总线之间仍按并行方式进行传送。 （2）按传送控制方式划分（P306） 直接程序传送接口——指接口与CPU之间的信息传送采用直接程序控制方式。即CPU在其程序中访问接口，查询设备的状态，以决定等待还是执行数据传送操作， 中断接口——是指接口与CPU之间的采用中断方式进行联络，即接口向CPU申请中断，CPU响应后执行中断服务程序，与接口进行信息交换。 DMA接口——是指接口与主存之间采用DMA方式进行数据交换。传送控制功能主要由DMA控制器承担。 §7.2 I/O指令与直接程序控制方式 实现主机与外设之间的信息传送，采取I/O传送控制方式，也称为信息交换方法。 在一般的系统中采用直接程序控制方式、程序中断方式和DMA方式。 在大型系统中可采用通道方式或IOP方式。 §7.2.1 I/O指令 I/O指令的基本功能是实现各种信息的输入/输出。这里的信息包括要交换的数据、主机的命令、设备的状态等。 不同的计算机系统或CPU，在I/O指令的格式和功能方面存在较大的差异。 （1）隐式I/O指令，即用通用的传送指令代替专用的I/O指令。 （2）专用I/O指令（显式指令），该I/O接口分配单独的端口地址，在I/O指令中以直接或间接方式给出接口的端口地址，以访问接口中的相应寄存器。 （3）有的系统所设置的I/O指令不仅用于数据的输入/输出，还可在指令中向外设发出有关控制命令，或直接根据外设的状态进行判断和转移。 1、输入指令 格式：IN 寄存器号，输入端口号 功能：将端口地址送入接口进行译码，取出被选中的接口寄存器的内容，输入CPU的寄存器中。 端口地址采用两种方法获得： （1）直接I/O