哈工大版计算机组成原理第9章.ppt

第9章---输入/输出（I/O）接口 （4）信号转换 （5）数据格式、码制的转换与数据检错/纠错 （6）传送数据 （7）中断 程序中断方式的特点 如何做到CPU与I/O工作的绝对并行呢？ 思考 在宏观上，实现了CPU与I/O的“并行”工作；克服了 程序查询方式中的CPU“原地踏步”现象。 在微观上，CPU在执行中断服务程序时，终止 了原有程序的执行，没有做到CPU 与I/O外设绝 对“并行”工做。 特点 第9章 输入输出(I/O)接口---9.4 程序中断方式 第9章 输入输出(I/O)接口 一、DMA基本概念 DMA (Direct Memory Access):直接内存访问。 CPU暂时让出总线的控制权，由专用接口芯片DMAC——DMA控制器， 全权控制存储器与I/O之间直接进行高速的数据传送。 CPU AB/DB CB DMAC RAM I/O接口 I/O设备 1.含义 2.图示 第9章 输入输出(I/O)接口---9.5 DMA技术 第9章 输入输出(I/O)接口---9.5 DMA技术 1． DMAC的组成与工作原理 DMA控制器(DMA Control, DMAC)由如下部件组成: 主存地址寄存器(Address Register, AR) 字计数器(Word Counter, WC) 设备地址寄存器(Device Address Register, DAR) 中断逻辑 控制/状态逻辑 预处理 数据传输 后处理 通过几条输入输出指令预置如下信息： (1) 预处理 通知 DMA 控制逻辑传送方向（入/出） 设备地址 DMA 的 DAR 主存地址 DMA 的 AR 传送字数 DMA 的 WC 初始化 第9章 输入输出(I/O)接口---9.5 DMA技术 DMA 的工作过程包括： (2) 数据传输 预处理 数据传输 后处理 DMA 的工作过程包括： 第9章 输入输出(I/O)接口---9.5 DMA技术 数据传输是在DMAC的控制下，在主存与I/O接口之间，完成一个数据块 的传输。 主存与I/O接口之间进行数据传输 CPU执行（其他）程序的后继指令 t (3) 后处理 预处理 数据传输 后处理 DMA 的工作过程包括： 第9章 输入输出(I/O)接口---9.5 DMA技术 后处理是指当WC中规定的数据个数传输完毕后，DMAC向CPU发出 中断请求。CPU将暂停程序的执行，对DMA工作进行结束处理。 若数据有错，将重发；若尚有数据需要传送，则再次启动新一轮DMA， 否则通过向DMAC发出“结束操作EOP”信号，停止其工作。 后处理是由CPU来完成的！ 预处理： 主存起始地址 设备地址 传送数据个数 启动设备 DMA DMA DMA CPU 数据传送： 继续执行主程序 同时完成一批数据传送 允许传送？ 主存地址送总线 数据送I/O设备（或主存 ） 主存地址 加 1 传送个数 减 1 数据块 传送结束？ 向CPU申请 程序中断 DMA请求 否 否 是 是 数据传送 后处理： 中断服务程序 做 DMA 结束处理 继续执行主程序 DMA 的工作过程包括： 第9章 输入输出(I/O)接口---9.5 DMA技术 2． DMAC的数据传输过程 DMA数据传送的模式主要有： 下面以“单字传送”为例，说明DMA的数据传送过程。 ① 单字传送、 ② 成组传送、 ③ 请求传送。 (1)当数据“就绪”后，I/O接口向DMAC发出“DMA请求”信号DREQ。 (2)接到DREQ信号后，DMAC向CPU发出“占用总线请求”信号HOLD。HOLD 信号在整个数据传送过程中要保持有效。 (3) CPU在当前总线周期结束后，根据约定的方式，决定是否让出总线控制权。 若让出，则CPU向DMAC“总线允许”信号HLDA。 (4) DMAC获得总线控制权后，向I/O接口输出“DMA应答”信号DACK。 (5) DMAC向系统总线发出读/写命令和访存地址。同时I/O接口与系统总线进行 数据交换。 (6) DMA数据传送结束后，AR增1 ，WC减1。 (7) DMAC撤销HOLD信号，释放总线。 ①数据传送过程（输入） DREQ ② HRQ ③ HLDA ④ 地址线 ⑤ DACK ⑥ ① 数据线 ⑦ 溢出信号 中断请求 AR WC +1 +1 BR BR BR BR BR BR 设备 DMA 控 制 逻 辑 中 断 逻 辑 AR W