计算机原理与汇编接口和总线.ppt

1、第九章 接口和总线,一、接口功能与分类 接口： 两个相对独立的子系统间的界面 I/O接口：主机与外设的硬件接口 接口的主要功能： （1）识别外设码 （2）交换数据、控制命令及状态信息等 （3）支持特定的访问方式 （4）缓存、驱动等 （5）数据格式转换,第一节 概述,I/O接口分类： 1、按数据传送格式分：串行、并行 2、按主机访问I/O设备的控制方式： 程序查询、中断、DMA、通道控制、I/O处理机 3、按时序控制方式： 同步、异步,第一节 概述,二、主机与外围设备间的连接方式 总线方式,第一节 概述,二、主机与外围设备间的连接方式 星型方式,第一节 概述,二、主机与外围设备间的连接方式 输入

2、数出处理机方式,第一节 概述,三、总线功能与分类 总线： 一组能为多个部件分时共享的信息传送线，用来连接多个部件并为之提供信息交换通路。 共享性：总线连接的部件都可以通过它传递信息。 总线的分类： 1、总线在系统中所处地位：内总线、外总线 2、按数据传送格式：并行、串行 双工 3、按时序控制：同步总线、异步总线,第一节 概述,四、接口的编址与I/O指令 1、I/O接口编址 （1）与存储器统一编址 （2）I/O端口独立编址 2、 I/O指令,第一节 概述,四、接口的编址与I/O指令 3、通道指令 （1）供主CPU执行的I/O指令，用来访问通道。 （2）供通道执行的通道指令。 4、 IOP指令,第

3、一节 概述,第二节 直接程序控制方式,1 立即程序传送方式 基本思想 I/O接口：总是准备好接受或发送的数据 CPU：无须查询接口状态 优缺点：简单，实时，局限性 应用：时间/马达等控制,2 程序查询方式 基本思想 I/O接口：设置反映外设工作的状态字 CPU：利用程序循环查询 优缺点：代价低，CPU利用率低 应用：调试维护过程或其他简单调用外设。,第二节 直接程序控制方式,第三节 程序中断方式,基本思想 I/O接口：中断请求 CPU：中断响应，执行中断处理程序，中断恢复 优缺点：提高CPU利用率，复杂（和程序查询方式比） 传输效率受限（和DMA方式比）,丰富的应用： 中慢速外设，使CPU与I

4、/O设备并行工作 处理突发故障 实时处理 系统调度：多道程序/页面调度 人机对话 其它高级处理方式：多机通讯/DMA等,第三节 程序中断方式,相关的概念 （1）中断源 引起中断的原因。可以是外设、故障、人为等 外部中断（源）：来自CPU外部（外设等） 内部中断（源）：来自CPU内部 8086/8088的内中断 除数为0、溢出、单步中断、软中断、访管指令等,第三节 程序中断方式,（2）中断屏蔽问题 中断屏蔽：忽略中断请求，保证CPU在执行重要程序段时不被中断。 根据“中断允许标志位”IF，中断分为两类 可屏蔽中断：不受IF控制，如外设中断 非屏蔽中断：受IF控制，如内中断,第三节 程序中断方式,

5、（3）入口地址形成 查询法：,第三节 程序中断方式,（3）入口地址形成 单独请求线编码法 速度快、连线多、硬件代价高，不易扩展。适用于中断源极少且固定场合。 向量中断法 中断向量：中断处理程序的入口地址 中断向量表：集中存放的中断向量，一般放在特定的位置。可以通过中断码得到对应中断处理程序的入口地址。,第三节 程序中断方式,8086/8088中断向量与中断向量表 偏移量 IP=（4N，4N+1） 段基址CS=（4N+2，4N+3）,第三节 程序中断方式,表10-1 8086中断类型码分配表,（4）中断嵌套问题 中断优先级：中断请求的重要性 中断嵌套：在低级中断处理中响应高级中断请求 多重中断,

6、第三节 程序中断方式,中断嵌套与递归过程,中断的基本过程 （1）中断请求 外设等中断源向CPU发中断请求（通过接口） （2）中断排优 当多个中断请求到达时，决定响应谁？ 一般原则：故障引起中断优于I/O操作引起中断 非屏蔽中断优于可屏蔽中断 高速事件中断优于低速事件的中断 输入信息中断优于输出信息中断,第三节 程序中断方式,中断的基本过程 （3）中断响应 CPU发中断响应到外设等。 CPU在执行完一条指令后查询中断 中断响应后进入INTA周期 断点保护：PC（CS/IP）入栈，形成中断向量,第三节 程序中断方式,中断的基本过程 （4）中断处理（程序） 保护现场：通用寄存器等 事件处理 恢复现场

7、 （5）中断返回 恢复断点等,第三节 程序中断方式,第四节 DMA方式,基本思想 DMA控制器：DMA请求；可以拥有总线控制权；数据传输控制。 CPU： DMA响应；移交总线控制权到DMA控制器；结束处理。 优缺点：代价高（和中断方式比） （数据块）传输效率高（和中断方式比） 主要应用：外存等高速外设,如磁盘接口、网络通讯接口、高速数据采集接口等。,DMA的基本过程 （1）初始化 * 数据准备或缓冲区设置 * 数据块：首址，长度 （2） DMA请求 * 向CPU请求DMA操作 （3） DMA响应 * CPU在总线周期结束令后查询DMA * DMA响应后进入DMA周期 * 移交总线控制权,第四节 DMA方式,DMA的基本过程（CONT） （4） DMA传送 * 由DMA控制器控制传输 （3） 结束处理 * 发DMA结束请求到CPU * 收回总线控制权,第四节 DMA方式,第五节 通道方式,基本思想 通道：专用的I/O控制器；可以连接多个外设（控制器）；执行通道程序。 CPU： 启动通道 优缺点：代价高（和中断和DMA方式比） 传输功能强（和DMA方式