计算机组成原理IO接口的组成.doc

IO接口的组成：数据缓冲寄存器，状态寄存器，命令寄存器，端口地址译码，接口控制逻辑，中断逻辑

接口的主要功能：（1）地址识别与设备选择（2）接收、保存CPU的I/O控制命令（3）反映外设的工作状态（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

IO接口的基本组成图：p301图9-1ppt21页

端口的种类：数据端口，命令端口，状态端口

端口的编址方式及其优缺点：p302

程序查询方式的接口电路：（不一定考，但是见过这样的考试题目）

程序查询方式的流程：

中断（重中之重）

中断的定义（背）：

计算机在执行程序的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机会停止现行程序的运行转向对这些异常情况或特殊请求进行处理，处理结束后再返回到现行程序的间断处继续执行

凡是向CPU提出中断请求的各种因素，统称为中断源。在每条指令执行结束时，CPU去执行中断服务程序外设向CPU发出中断申请的时间是随机的，在任何一个时刻只能为一个中断源的请求提供服务，实现中断的软/硬件，总称为中断系统

中断的处理过程中断请求中断判优中断响应中断服务中断返回

中断隐指令：在中断响应时候执行，主要功能：中断隐指令的功能：发出中断响应信号将程序断点（当前PC值）和标志位寄存器FR压入堆栈，关中断（清EINT为0），将中断处理程序的首地址送入PC。

在中断处理过程中，中断服务程序的处理流程是：保护现场、中断服务和恢复现场。（p305）

单重中断和多重中断的中断处理流程图p305图9-4

单重中断和多重中断的定义;（考试易出简答题）

单：CPU执行中断服务程序时，不响应新的中断请求即不允许中断现行的中断服务程序。

多：在处理中断的过程中，有新的，优先级更高的中断请求到来，此时CPU暂停现行的中断服务，允许级别更高的中断源中断现行的中断服务程序

形成中断入口地址的方法可分为：软件查询法和硬件向量法。

软件查询法：软件查询法是用一个中断管理程序，按照优先级由高到低的顺序，依次查询每一个中断源是否有中断请求。若有，则直接转去执行与其对应的中断服务程序，否则继续往下查询，该方法的优点是不需要增加硬件，可以灵活改变中断源的优先级，缺点是占用CPU时间，处理速度慢，优先级低的中断请求需要等待较长时间才能开始中断服务。

硬件向量法：

寻找服务程序入口地址的一种方法，通过向量地址（也称中断类型号）来寻找设备的中断服务程序的入口地址，而向量地址由硬件电路产生，其中，向量地址不等同于中断服务程序的入口地址，若用间接寻址方式，则主存单元中存储的是中断服务程序入口地址（也称中断向量）。

若将向量地址直接送入PC，则主存单元中存储的是以中断服务程序入口地址为操作数的无条件转移指令。

中断屏蔽（重点，必考）注:同级屏蔽

硬件中断又分为不可屏蔽中断和可屏蔽中断

DMA控制器的组成：主存地址寄存器(AddressRegister,AR)，字计数器(WordCounter,WC)

设备地址寄存器(DeviceAddressRegister,DAR)，中断逻辑，控制/状态逻辑

工作过程：预处理，数据传输，后处理；（考试容易出简答题）

CPU执行I/O指令的过程就是对DMAC进行预处理的过程。其间，CPU选择DMAC和I/O接口，然后将外设的地址、数据块在主存中的首地址和数据个数分别写入设备地址寄存器DAR、主存地址寄存器AR和字计数器WC。I/O接口启动外设。

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。在DMAC工作的过程中，CPU执行程序的后继指令，实现了计算与I/O”的重叠

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。

DMA数据传输的模式：①单字传送、②成组传送、③请求传送。

CPU与DMAC分享内存和系统总线的方式：①停止CPU使用总线、②周期挪用、③交替使用等三种。

周期挪用：

DMAC在CPU不使用总线时，“窃取”若干个总线周期，来传送一个数据字传送完毕后，立即释放总线。这种方式几乎不影响CPU的工作，应用最为广泛的