微机原理与接口 第7章_CPU与外设之间数据传送的方式.ppt

第7章：7.1 I/O接口概述 为什么需要I/O接口（电路）？ 微机的外部设备多种多样 工作原理、驱动方式、信息格式、以及工作速度方面彼此差别很大 它们不能与CPU直接相连 必须经过中间电路再与系统相连 这部分电路被称为I/O接口电路 第7章：7.1 I/O接口概述（续1） 什么是I/O接口（电路）？ I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传送和控制任务的逻辑电路 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路板（适配器）都是接口电路 第7章：7.1 I/O接口概述（续2） 什么是微机接口技术？ 处理微机系统与外设间联系的技术 注意其软硬结合的特点 根据应用系统的需要，使用和构造相应的接口电路，编制配套的接口程序，支持和连接有关的设备 第7章：7.1.1 I/O接口的主要功能 ⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节 ⑵ 对信号的形式和数据的格式进行变换 微机直接处理：数字量、开关量、脉冲量 ⑶ 对I/O端口进行寻址 ⑷ 与CPU和I/O设备进行联络 多种多样的外设 工作原理不同 机械、电子、机电、电磁…… 传送信息类型多样 数字量、模拟量、开关量 传送速度差别极大 传送方式不尽相同 串行、并行 编码方式不同 二进制、BCD码、ASCII码…… 输出接口的锁存环节 输出接口的锁存、缓冲环节 输入接口的缓冲环节 输入接口的锁存、缓冲环节 端口（PORT） 端口泛指I/O地址，通常对应接口电路的寄存器 一个接口电路可以具有多个I/O端口（寄存器），每个端口用来保存和交换不同的信息 数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器占有的I/O地址常依次被称为数据端口、状态端口和控制端口，用于保存数据、状态和控制信息 输入、输出端口可以是同一个I/O地址 IN AL, 21H OUT 43H, AL 无条件传送流程 就绪（Ready） 在输入场合 “就绪”说明输入接口已准备好送往CPU的数据，正等着CPU来读取 该状态也可用接口中数据缓冲器已“满”来描述 在输出场合 “就绪”说明输出接口已做好准备，等待接收CPU要输出的数据 该状态也可用接口数据缓冲器已“空”、或者用接口（外设）“闲”或不“忙（Busy）”来描述 查询传送流程 中断传送流程 DMA传送流程 中断传送方式的优点是： CPU不必查询等待，工作效率高，CPU与外设可以并行工作；由于外设具有申请中断的主动权，故系统实时性比查询方式要好得多。 缺点：采用中断传送方式的接口电路相对复杂，而且每进行一次数据传送就要中断一次CPU，CPU每次响应中断后，都要转去执行中断处理程序，且都要进行断点和现场的保护和恢复，浪费了很多CPU的时间。 故中断传送方式一般适合于少量的数据传送。 对于大批量数据的输入/输出，可采用高速的直接存储器存取方式，即DMA方式。 痰散挂硬都吟焊躁牢经挖聂壤络袜那烧敛遂得恍夕涩迫骚啮忠豹嚏丽箔廖微机原理与接口 第7章_CPU与外设之间数据传送的方式微机原理与接口 第7章_CPU与外设之间数据传送的方式 7.2.3 直接存储器存取(DMA)传送方式 1．DMA传送方式简介 场合： DMA传送方式是在存储器和外设之间、存储器和存储器之间直接进行数据传送(如磁盘与内存间交换数据、高速数据采集、内存和内存间的高速数据块传送等)。 特点：传送过程无需CPU介入，在传送时就不必进行保护现场等一系列额外操作，传输速度基本取决于存储器和外设的速度。要求：DMA传送方式需要一个专用接口芯片DMA控制器(DMAC)对传送过程加以控制和管理。 过程：在进行DMA传送期间，CPU放弃总线控制权，将系统总线交由DMAC控制，由DMAC发出地址及读/写信号来实现高速数据传输。传送结束后DMAC再将总线控制权交还给CPU。一般微处理器都设有用于DMA传送的联络线。 纤汇袖迟尽迅兴合悉催囤芦睦铭赖话簿槐佯撒遵弃岁桓闽丹瓣急庄诽弓翻微机原理与接口 第7章_CPU与外设之间数据传送的方式微机原理与接口 第7章_CPU与外设之间数据传送的方式 图7.9 DMA系统结构框图 锑废定束赖撕残梨驳孪彻逗矮粪十蜀倘梗请橙撼入搐聪退溃蒜笔啮忙狱缓微机原理与接口 第7章_CPU与外设之间数据传送的方式微机原理与接口 第7章_CPU与外设之间数据传送的方式 2．DMA控制器的工作方式 1) 单字节传输方式 在该方式下，DMAC每次控制总线后只传输一个字节，传输完后即释放总线控制权。 2) 成组传输方式(块传输方式) 采用这种方式，DMAC每次控制总线后都连续传送一组数据，待所有数据全部传送完后再释放总线控制权。 成组传输方式的数据传