计算机控制技术第二章01.ppt

实时响应的条件 采用中断控制I/O方式时，当外设没有提出中断请求时，CPU运行主程序。仅当外设提出中断请求时才临时中断主程序去为外设服务。因此这种方式可以较好得解决CPU与外设在速度上差别很大的问题，协调二者的工作，效率较高。 为了更好地满足实时性的要求，可以根据外设最短响应时间的长短恰当地安排优先级顺序。 为了满足实时性的要求还有一些必须满足的条件 假设采用软件查询的中断控制方式，现在我们有n个中断方式控制的外设。把他们按照最短响应时间从小到大的顺序排列。各外设的实际服务时间为S1，S2,….Si,….Sn。设其中第i个设备的服务时间最长。最短响应时间是C1,C2,C3,…,Cn即 Si ＝Smax。 最坏的一种情况是，当第i个设备刚刚进入服务程序时，其他所有的设备都提出中断请求。假设不允许中断嵌套，那么系统必须为第i个设备服务完后才能依次从第1个设备开始为其余设备服务。要满足实时性要求，必须在各设备的最短响应时间内使他们都得到服务，则最短响应时间必须满足下列条件： 在允许中断嵌套时，优先权较高的设备的实 时响应要求较容易满足。但是若优先权高的 外设以过高的频率中断优先权低的外设服务 程序的话，则优先权低的外设的中断请求能 否得到实时响应还要具体分析，所以必须合 理安排中断优先权 3、直接存储器存取方式——DMA 中断控制方式虽然与程序控制方式相比较效率要高一点。但是对于一些要求高速传递数据的场合仍然不实用。 原因： 中断控制方式中无论是进入中断服务程序前还是中断返回时都要进行大量的准备工作（保存断点，状态信息；恢复断点，状态信息）； 而且在中断控制方式中数据的传递仍然是通过CPU执行输入输出指令实现的，效率相对来说不是很高。 3、直接存取DMA方式 Direct Memory Access 不经过CPU，在内存的不同区域之间，或者在内存与外设端口之间直接进行数据传送的方式，可以大大提高信息的传送速度 用硬件的方式实现数据的传递，速度快 需要增加硬件 ——DMAC 直接存储器存取控制器 3、直接存取DMA方式 DMA方式传送的主要步骤 ①外设准备就绪时，向DMA控制器发DMA请求，DMA控制器接到此信号后，向CPU发DMA请求； ②CPU接到HOLD请求后，如果条件允许（一个总线操作结束），则发出HLDA信号作为响应，同时，放弃对总线的控制； ③DMA控制器取得总线控制权后，往地址总线发送地址信号，每传送1个字节，就会自动修改地址寄存器的内容，以指向下一个要传送的字节； ④每传送一个字节，字节计数器的值减1，当减到0时，DMA过程结束； ⑤DMA控制器向CPU发结束信号，将总线控制权交回CPU。 总线权利的交换 3、直接存取DMA方式 3、直接存取DMA方式 DMAC暂时占用数据总线，地址总线和控制总线。 CPU的HOLD引脚接受DMAC的总线请求，HLDA引脚发送总线请求的允许信号。均为高电平有效。 DMA传送控制方式， 解决了在内存的不同区域之间，或者内存与外设之间大量数据的快速传送问题 代价是需要增加专门的硬件控制电路， DMA控制方式 DMA控制方式：是一种成块传送数据的方式。 8237A的数据传送速率可达1.6M字节/s；8257A的数据传送速率可达1．25M字节/s。 定义： 当外设已准备就绪，不必查询外设的状态而进行信息传输，这就称为无条件传送。 适用范围： 只适用于简单的外设， eg：开关和LED数码段显示器等 无条件传送方式 这种情况下，外设总是处于就绪状态 1、程序控制方式 直接使用三态缓冲器与数据总线相连 无条件传送方式 端口译码，选中端口 M/IO为0与外设传输数据 数据流向 数据流向 读入需要缓冲器 写需要锁存器 RD 读信号引脚（输出），低电平有效，执行一个对内存或I/O端口的读操作，到底是读取内存中的单元数据还是I/O端口中的数据，取决于M/IO信号 WR写信号（输出），低电平有效，对存储器或I/O写操作，具体哪种操作取决于M/IO信号 M/IO存储器/输入/输出控制信号（输出）若此信号为高电平，表示CPU和存储器之间进行数据传输；若为低电平，表示CPU和输入输出设备之间进行数据传输。 有条件传送方式——查询传送方式 CPU通过执行程序不断读取并测试外设状态，如果输入外设处于已准备好状态或输出外设为空闲状态时，则CPU执行传送信息指令。 查询传送方式的接口电路应包括： 传送数据端口及传送状态端口。 状态：由开关量0、 1 表示 多个外设：逐一查询、逐一服务 锁存器，就是把当前的状态锁存起来，使CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间锁存后状态不再发生变化，直到解除