微机原理与接口技术第七章

(2) 若系统使用的是动态存储器，则在DMA操作期间，存储器 的刷新将会停止。
(3) 当DMAC占用总线时，CPU不能去检测和响应其他设备的中 断请求。
(4) 增加硬件的投资，提高系统的成本。
(5) DMA方式传送的额外开销源： A>总线访问时间: 由于DMAC要同CPU和其他的总线主控设备争用对系统总 线的控制权，因此，必须有一些规则来解决争用总线控制权的 问题，一般是用硬件实现排队，而排队过程要花费时间； B>对DMAC的初始化: CPU要对DMAC写控制字，因此，DMAC的初始化建立， 比程序控制数据传送的初始化，可能要花费较多时间。
(5) DMAC送出地址信号和相应的控制信号，实现外设与内存或内 存与内存之间的直接数据传送。
(6) DMAC自动修改地址和字节计数器，并据此判断是否需要重复 传送操作。
(7) 规定的数据传送完后，DMAC就撤消发往CPU的HOLD信号。 CPU检测到HOLD失效后，紧接着撤消HLDA信号，并在下一 时钟周期重新开始控制总线，并继续执行原来的程序。
(DMAC) 2、DMA的工作过程： (1)响当应外有设两准方面备：好a>时C，PU向将DDMB、AACB发和出相D应M的AC传B均送置请为求高阻信态号(DRQ)。 (2) DMAC收到请b>求C后PU，向向DMCAPUC发发出出总总线线响请应信求号信(H号LHDAO)。LD，申
请占用总线。
(3) CPU在完成当前总线周期后会立即对HOLD信号进行响应。 (4) DMAC收到HLDA信号后，向外设发出DMA响应信号DACK
2）缺点：
➢ I/O端口占用一部分存储器的地址空间； ➢ 在程序中不容易区分哪些指令是访问存储器、哪些指令是访问
外设，所以程序不易阅读。
2. I/O接口的独立编址 独立编址方式，是将存储器和I/O端口当作两个完全独
立的地址空间。如图 1）优点：
➢ 使用了专门的I/O指令，所以程序清晰易读； ➢ 因为I/O接口的地址空间独立且—般小于存储器的存储空
3） I/O接口的典型结构：如图7.1。
2. 外部特性 I/O接口是连接CPU系统和外设的桥梁，所以对其外部
特性的掌握是实现I/O接口物理连接的基础。 接口引脚根据其连接的对象又分为面向CPU一侧的信
号和面向外设一侧的信号。对于面向CPU一侧的信号，一般 都引出了数据线、地址线和控制线。 3. 基本接口的特点 1）“可编程” ：是指接口芯片的功能和工作方式可通过程序设定。 2）初始化程序：对接口芯片功能和工作方式等的定义，是通过向
图示过程：
3、优点： 用DMA方式传送数据时，在存储器和外部设备之间，
直接开辟高速的数据传送通路。数据传送过程不要CPU介 入，只用一个总线周期，就能完成存储器和外部设备之间的 数据传送。因此，数据传送速度仅受存储器的存取速度和外 部设备传输特性的限制。
4、缺点：
(1) DMAC取代CPU控制了系统总线, 故当DMAC控制总线时， CPU不能读取指令。
一些寄存器写入相应的信息来完成的，这样的写 入程序一般称为接口芯片的初始化程序。
三、I/O接口的编址方法 1. I/O接口的统一编址
统一编址方式也称为存储器映象I/O寻址方式，即每一 个端口占一个存储单元地址。如图 1）优点：
➢ 不需要专门的I/O指令； ➢ 端口寻址方式也就是内存的寻址方式，有利于I/O程序的设计。
2. 条件输入/输出方式 ➢ 程序流程：如图所示。 ➢ 方式：轮流查询，即CPU主动询问每一个I/O设备，如图 ➢ 优点：能较好地协调外设与CPU之间的定时关系； ➢ 缺点：a>CPU需要不断查询设备的状态，这将占用CPU
较多的时间； b>难以满足实时控制系统对I/O工作的要求。
二、中断方式
I/O设备有输入/输出要求时，主动向CPU发出请求。 1. 8086/8088CPU的中断
间，所以其不占用存储器的存储空间，地址译码电路相 对简单。
2）缺点：
➢ 访问端口的指令没有访问存储器的指令丰富。 ➢ CPU需设置专门的控制信号，区分存储器与端口访问。
7.2 输入/输出传送方式
一、程序方式
即用输入、输出指令，控制信息传送的方式。 1. 无条件输入/输出 ➢ 条件：输入/输出时，外设总是处于“准备好”状态。 ➢ 硬件电路图：如图。 ➢ 缺点：容易误读数据或数据丢失。
一、I/O接口的主要功能
1. I/O设备选择功能； 2. 对输入/输出数据进行缓冲和锁存； 3. 对数据的格式进行变换； 4. 与CPU和I/O设备进行联络；
二、I/O接口的典型结构 1．内部组织 １）端口：即接口电路中的寄存器。
一般设有数据口、状态口、控制口。
2）数据总线：CPU通过其从状态口中读取当前的状态， 也可向控制口写入命令，控制I/O设备的工作。
第七章 输入和输出ຫໍສະໝຸດ 术☺知 识 概 述☺第一节 接口技术 第二节 数据传输方式 第三节 DMAC
7.1 接口技术
接口：CPU与外设间的中间电路。
接口分类
基本接口：8259，8237，8254 通用接口：8255，8251
专用接口：键盘接口，显示器接口
学习接口涉及到两个基本问题： 一、是CPU如何寻址I/O设备，实现多个I/O设备的识别； 二、是CPU如何与I/O设备连接，进行数据、状态和控制 信号的交换。
1）很难实现系统中每一个外设都工作在最佳工作状态。 2）CPU需要干预，故不能满足高速磁盘控制器或高速数据采 集系统
三、DMA方式 1、概念
数据在I/O接口与存储器之间传送时，不经CPU的干预， 而是在专用硬件电路的控制下直接传送，这种方法称为直接
存储器存取(Direct Memory Access，缩写为DMA)。 为实现 这种工作方式而设计的专用接口电路，称为DMA控制器
Ａ>CPU执行完每一条指令后，都会去查询外部是否有请求， 若有，就暂停现行的程序，转去完成传送数据的任务。
Ｂ>当多个外设在同一时刻提出中断请求时，就引入了所谓中 断优先权管理和中断嵌套等问题。
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