!微机原理讲义(第5章计算机和外设的数据传输W的6).ppt

W8-2 * * * * CPU需要先了解（查询）外设的工作状态，然后在外设可以交换信息的情况下（就绪）实现数据输入或输出，否则等待 对多个外设的情况，则CPU按一定顺序依次查询（轮询）。先查询的外设将优先进行数据交换 查询传送的特点是：工作可靠，适用面宽，但传送效率低 * * * 数字量：二进制形式数据或以ASCII码表示的数据和字符 模拟量：用于控制的计算机系统中，一般要进行A/D转换和D/A转换 开关量：表示两个状态，如开关的接通和断开、电机的运转和停止、阀门的打开和关闭等 * 数字量：二进制形式数据或以ASCII码表示的数据和字符 模拟量：用于控制的计算机系统中，一般要进行A/D转换和D/A转换 开关量：表示两个状态，如开关的接通和断开、电机的运转和停止、阀门的打开和关闭等 图 典 型 的 可 编 程 中 断 控 制 器 5.5.3 DMA方式 1.DMA传送方式的提出 2.DMA控制器的功能和DMA传送原理 3.DMA控制器的工作特点 1、DMA方式的提出 数据传送中存在问题 采用程序控制方式以及中断方式进行数据传送时，都是靠CPU执行指令来实现数据的传输。 通过指令控制时,要经过取指、识别、取操作数、执行4个过程，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。 由此产生不需要CPU干预(不需CPU执行程序指令)，而在专门硬件电路控制之下，在外设与存储器间建立直接通道，进行数据直接传送，称为直接存储器存取(Direct Memory Access)，简称DMA方式。 这一专门的硬件控制电路称为DMA控制器，简称DMAC。 执行指令的数据传送路径； DMA方式的数据传送路径 两种不同的数据传送路径 不需要CPU干预(执行指令)，而在专门硬件电路控制之下，在外设与存储器间建立直接通道，直接传送 指令控制时,要经过取指、识别、取操作数、执行4个过程，传输率不很高 DMA传送方式 希望克服程序控制传送的不足： 外设→CPU→存储器 外设←CPU←存储器 存储器直接存取DMA方式： 外设→存储器 外设←存储器 CPU释放总线，由DMA控制器管理 5.5.3 DMA方式 特点： 大批量的数据传输。 CPU让出总线控制权。 DMA控制器（DMAC）接管这些总线。 全硬件控制方式。 DMA传送的工作过程 ⑴ CPU对DMA控制器进行初始化设置 ⑵ 外设、DMAC和CPU三者通过应答信号建立联系：CPU将总线交给DMAC控制 ⑶ DMA传送 DMA读存储器：存储器 → 外设 DMA写存储器：存储器 ← 外设 ⑷ 自动增减地址和计数，判断传送完成否 DMA控制器的功能： 向CPU发总线请求信号 实行对三大总线的控制 修改所用的存储器或接口的地址指针 发RW控制信号 字节计数器（存放数据长度直至为0） 交还总线控制权 2、DMA控制器的功能 2. DMA传送的原理 图 用DMA方式传输单个数据(输出过程) DMA方式下，外设在DMA控制器的作用下，直接和存储器进行数据传输，无需CPU的干预，不必进行现场保护与恢复之类的操作。 数据速率基本上取决与外设和存储器的速度。 从接口往内存传输一个数据块的过程： ① 接口往DMA控制器发一个DMA请求 ② 得到总线控制权 ③ 地址寄存器的内容送地址总线 ④ 通知接口将数据送到数据总线 ⑤ 数据送到所指单元 ⑥ 地址寄存器的值加1 ⑦ 字节计数器的值减1 ⑧ 如字节计数器的值不为0，则回到①;否则结束 2. DMA控制器的内部 最小配置和接口要求 单向 双向 DMA传输对接口的要求： ① 控制寄存器有1位指出数据传输方向 ② 控制寄存器有1位用来启动I/O操作 ③ 状态寄存器有1位指出设备当前是否处于忙状态 对DMA控制寄存器的要求： ① 控制寄存器有1位作为DMA允许位 ② 控制寄存器有1位用来确定DMA方向 ③ 控制寄存器有1位决定进行一次传输后放弃还是维持对总线的控制权 ④ 状态寄存器有1位表示数据块传输是否结束 对DMA控制器和接口部件预置的信息： ① 往DMA控制器的字节计数器设置初值（指出数据传输长度） ② 往DMA控制器的地址寄存器中设置地址初值（指出存储区的首地址） ③ 对DMA控制器设置控制字并启动DMA操作（指出传输方向、是否为块传输） ④ 对接口部件设置控制字并启动I/O操作 中断优先级问题怎么解决？ 多个中断源产生中断，CPU首先为谁服务？ ——中断优先级排队问题。 (1) 解决中断优先级的三种办法： 软件查询方式 简单硬件方式——菊花链法 专用硬件方式——可编程的中断控制器 DMA传送的工作过程? ⑴ C