计算机原理精品教学（华南理工大学）8-4 输入输出系统.pptVIP

* 通道方式是DMA方式的进一步发展，实质上，通道也是实现外设和主存之间直接交换数据的控制器。与DMA相比，两者的主要区别在于： * 一条通道总线可接几个设备控制器，一个设备控制器要接一个或多个设备。同一系列的机器设备控制器用标准接口与它相连，否则用专用接口相连。 * 按I/O信息传送方式分类 通道只在数据传送时工作，在某外设准备数据时它可为其它已准备好的外设工作 * 即使某外设正在准备数据时，通道空闲也不能为其他外设服务。——利用率低 * * 现代计算机系统多采用模块结构，一个模块就是一个功能部件，如主机板、显卡、解压卡、声卡、A/D板等。 各模块之间进行信息传送的公共通路称为总线 * ? 每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但可以有多个从方。 ? 除CPU外，I/O模块也可提出总线请求。 * 不能保证公正性，即一个低优先级请求可能永远得不到允许； * 此方案比链式查询方式多了一组设备线，少了一根总线允许线BG。 * 此方案比链式查询方式多了一组设备线，少了一根总线允许线BG。 缺点——每个设备要对设备线的信号进行译码处理 * 复习思考题23 中断隐指令属于指令系统，所以用户可以使用它。错 CPU响应中断的时刻是执行完每条指令时。 在中断服务程序中，保护和恢复现场之前，需要关中断。 在80X86中断系统中，中断源给出的向量地址是中断服务程序的入口地址。（错） 中断响应次序是由硬件决定的，无法改变。(对) CPU响应DMA的时刻是每个机器周期结束时。 当中断源发出中断请求后，若CPU为开中断，则在当前指令执行完毕后，CPU将会响应中断。( 错)由于中断屏蔽，中断源发出请求，CPU不一定可以接收到 第8章 输入输出系统 8.1 主机与外设的连接 8.2 程序查询方式及其接口 8.3 中断系统和程序中断方式 8.4 DMA方式及其接口 8.5 通道控制方式 8.6 总线技术 8.4.3 DMA传送方法与传送过程 DMA传送方法 停止CPU访问内存（成组传送） DMA传输时，CPU脱离总线，停止访问主存，直到DMA传送一块数据结束。 特点： 控制简单，适用于高速外设成组传送数据。 在DMA控制器访内阶段，内存的效能没有充分发挥，相当一部分内存工作周期是空闲的。 DMA不工作 DMA不工作 CPU控制并 使用主存 DMA控制并 使用主存 主存工作时间 t DMA工作 DMA传送方法 存储器分时法 每个存储周期分成两个时间片，一个给CPU，一个给DMA，这样在每个存储周期内，CPU和DMA都可访问存储器。 特点 DMA不需要总线使用权的申请和释放，传送效率很高，但控制复杂。 由于大多数外设的速度都不能与CPU 相匹配，所以供DMA使用的时间片可能成为空操作，将会造成一些不必要的浪费。 CPU控制并 使用主存 DMA控制并 使用主存 主存工作时间 t DMA传送方法 周期挪用法 是前两种方法的折衷 当I/O设备没有DMA请求时，CPU按程序要求访问内存 一旦I/O设备有DMA请求，则由I/O设备挪用一个或几个内存周期来访问主存。 CPU控制并 使用主存 DMA控制并使用主存 主存工作时间 t DMA传送方法 周期挪用法 每次DMA传送完一个数据就释放总线，使在I/O设备准备下一数据时，CPU能插空访问主存； 每次DMA访存都要申请总线控制权和释放总线，增加了传输开销 它既实现了I/O传送、又较好地发挥了内存和CPU的效率，是一种广泛采用的方法。 CPU控制并 使用主存 DMA控制并使用主存 主存工作时间 t DMA数据传送过程 一次DMA数据块传送过程可分为三个阶段 预处理阶段 正式数据传送阶段 传送后处理阶段 DMA请求 DMA响应 发送内存地址 传送一个字数据 中断申请 修改 地址指针 字计数器 检测传送 是否结束？ N 结束处理 8.5 通道控制方式 前面介绍的I/O方式存在的问题 CPU对每种方式都要参与工作 每个外设都要带有自己的接口控制部件 在DMA方式下，CPU仍然摆脱不了管理和控制外设的沉重负担，难以充分发挥高速运算的能力 通道方式 将控制I/O操作和信息传送的功能从CPU中独立出来， 代替CPU管理和调度外设与主机的信息交换，从而进一步提高了CPU的效率 通道方式与DMA方式的区别 实现方式不同 DMA控制器是通过专门设计的硬件控制逻辑来实现数据传送的控制； 通道则是一个具有特殊功能的处理器，它具有自己的指令和程序，通过执行通道程序来实现对数据传送的控制，故通道具有更强的独立处理数据I/O的功能。 连接的设备不同 DMA控制器通常只能控制一台或少数几台同类设备； 而一个通道则可同时控制许多台同类或不同类的设备 具有通