第6章 总线和接口(简).ppt

微机计算机原理与接口技术 国家“十一五”规划教材 注意事项 本课程的成绩由实验成绩、平时成绩和考试成绩构成，实验成绩占30%，平时成绩占20％，考试成绩占50％。 平时成绩包括上课考勤、实验考勤和作业。 实验课每次实验之后，认真写实验报告，实验报告在学期结束之后由学习班委统一收上来。 第六章 I/O接口与总线 I/O接口 总线 I/O设备与CPU进行数据交换存在的问题 速度不匹配 信号电平不匹配 信号格式不匹配 时序不匹配 I/O接口的功能 设置数据缓冲以解决两者速度差异 设置信号电平转换电路 设置信息转换逻辑以匹配各自的格式 设置时序控制电路来同步CPU和外设的工作 提供地址译码电路 简单的输入输出接口芯片 最常用的简单输入输出接口芯片主要有缓冲器（Buffer）和锁存器（Latch）。 缓冲器74LS244和74LS245 锁存器74LS373 74LS244 双向缓冲器74LS245 锁存器74LS373 I/O接口——方式 I/O接口与外设交互三种信息 数据信息 控制信息 状态信息 I/O端口 每个I/O接口包括一组寄存器，每个寄存器作为一个端口 每个寄存器给予一个端口地址，称为端口号 均通过DB CPU同外设之间的信息传递，实质上是对端口进行读/写操作 三种I/O端口的比较 I/O端口的寻址方式 CPU对外设的访问实质上是对I/O接口电路中的端口的访问，需要译码电路来形成I/O端口地址。 存储器映象寻址方式 I/O单独编址方式 存储器映象寻址方式 特点：把系统中的每个I/O端口都看作一个存储单元，并与存储单元一起统一编址，这样访问存储器的所有指令均可用来访问I/O端口，不用设置专门的I/O指令 优点：简化指令；能用类型多、功能强的访问存储器指令对I/O设备进行操作 缺点：I/O端口占用了存储单元的地址空间 I/O单独编址方式 特点：对系统中的输入输出端口地址单独编址，构成一个I/O空间，它们不占存储空间，而是用专门的IN、OUT指令来访问端口 优点：程序可读性强；执行速度快；I/O译码电路简单 缺点：必须有专门的IN和OUT指令来访问I/O端口；必须配有M/IO信号 CPU与外设间的数据传送方式 程序控制方式 无条件传送方式 条件传送方式 中断方式 DMA方式 需DMA控制器的介入 程序控制方式 CPU与外设之间的数据传送是在程序控制下完成的，分为； 无条件传送方式（同步传送方式）：在这种方式下，程序不必检查外设的状态，在需要进行输入或输出操作时，直接执行输入输出指令即可 条件传送方式（查询传送方式）：在传送数据之前，CPU要先读取外设的状态 程序控制方式——无条件传送 外设总是准备好 输入——数据已经准备好 输出——已准备好接收 只有数据，没有状态 同步方式 不需要过多的程序处理，在需要与外设交换信息时，随时访问I/O端口 程序控制方式——无条件传送 程序控制方式——无条件传送 程序控制方式——条件传送 查询传送方式 查询外设的状态信息 输入——数据已准备好 输出——接收装置已准备好 程序控制方式——条件传送 输入 程序控制方式——条件传送 程序控制方式——条件传送 输出 程序控制方式——条件传送 中断传送方式 查询方式传送数据的致命缺点：CPU的利用率很低，不适合于实时数据处理的场合 中断传送方式下，CPU处于被动状态，如果外设数据没有准备好，CPU做自己的事情，只有当数据准备好了，CPU才会中断当前的工作，转去处理数据处理的工作。大大提高了CPU的效率。 DMA传送方式 DMA方式的提出 DMA数据传送方式概述 DMA方式的提出 程序控制传送方式以CPU为中心，数据传送由CPU来控制 利用中断方式虽然可以提高效率，但也必须由CPU控制；CPU在执行中断服务程序、保护现场、恢复现场都会花费不少时间 总体评价：慢！不能满足高速数据传送的要求。 利用DMA可以实现高速数据传送！ DMA数据传送方式概述 高速数据传送的需求 DMA方式特点 DMA方式传送数据路径 DMA方式的优点 DMA方式不是万能的 DMA的应用场合 高速数据传送的需求 某些外部设备的数据传送非常快！ 例如：硬盘，其数据的最低传送速率达5MB/S。用程序控制方法传送数据的速率最高也只能达到530KB/S。因此完成硬盘与存储器之间的数据实时传送实际上是不可能的！ 因此，在这种情况下，数据传送采用DMA方式。 DMA方式特点 DMA----Direct Memory Access 在存储器和外部设备之间，直接开辟高速的数据传送通路。 数据的传送过程不需要CPU介入，只用一个总线周期，就能完成存储器和外设之间的数据传送。 DMA方式传送数据路径 DMA方式的优点 由DMAC提供源地址和目的地址；修改地址、控制传送操作的结束和发出传送控制信号都由