程序查询方式

三，程序查询输入/输出方式 程序查询输入/ 程序查询方式是利用程序控制实现CPU和I/O设备之间的数 程序查询方式是利用程序控制实现CPU和I/O设备之间的数 据传送．程序执行的动作如下： 据传送．程序执行的动作如下： (1)先向 (1)先向I/O设备发出命令字，请求进行数据传送； 先向I/O设备发出命令字 请求进行数据传送； 设备发出命令字， (2)从I/O接口读入状态宇 (2)从I/O接口读入状态宇； 接口读入状态宇； (3)检查状态字中的标志 看看数据文换是否可以进行； (3)检查状态字中的标志，看看数据文换是否可以进行； 检查状态字中的标志， (4)假如这个设备没有准备就绪 则第(2)、 (3)步重复进 (4)假如这个设备没有准备就绪，则第(2)、第(3)步重复进 假如这个设备没有准备就绪， 行准备好交换数据，发出准备就绪信号“Ready”为止。 行准备好交换数据，发出准备就绪信号“Ready”为止。 (5)CPU从I/O接口的数据缓存寄存器输入数据 (5)CPU从I/O接口的数据缓存寄存器输入数据．或将数据 接口的数据缓存寄存器输入数据． CPU输出至接口的数据缓冲寄存器 与此同时，CPU将接 输出至接口的数据缓冲寄存器． 从CPU输出至接口的数据缓冲寄存器．与此同时，CPU将接 口中的状态标志复位。 口中的状态标志复位。 示出了上述步骤的流程图和相应的程序． 图8．5示出了上述步骤的流程图和相应的程序．主程序去检 查状态字寄存器． I/O设备是否 准备就绪” 设备是否“ 查状态字寄存器．看I/O设备是否“准备就绪”．如果没有 准备就绪．则进行循环等待；如果已准备好． 准备就绪．则进行循环等待；如果已准备好．则执行数据交 然后再回到主程序。 换，然后再回到主程序。
8．2 程序查询方式
程序查询方式又叫程序控制I/O方式 在这种方式中． 程序查询方式又叫程序控制I/O方式．在这种方式中．数 方式． 据在CPU相外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制 相外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制， 据在CPU相外围设备之间的传送完全靠计算机程序控制， 是在CPU主动控制下进行的 当输入／输出时，CPU暂 主动控制下进行的． 是在CPU主动控制下进行的．当输入／输出时，CPU暂 停执行本程序，转去执行输入／输出的服务程序， 停执行本程序，转去执行输入／输出的服务程序，根据服 务程序中的I/O指令进行数据传送 指令进行数据传送． 务程序中的I/O指令进行数据传送． 这是一种最简单、最经济的输入／输出方式． 这是一种最简单、最经济的输入／输出方式．它只需要 很少的硬件，因此大多数机器特别是在微、小型机中， 很少的硬件，因此大多数机器特别是在微、小型机中，常 用程序查询方式来实现低速设备的输入／输出管理。 用程序查询方式来实现低速设备的输入／输出管理。 设备编制和I/O指令 一，设备编制和I/O指令 1. 设备编址 用程序实现输入／输出传送的机器，根据其结构特点， 用程序实现输入／输出传送的机器，根据其结构特点， 外围设备有两种不同的编址方法： 外围设备有两种不同的编址方法：统一编址法和单独编址 法．
不同的机器，所采用的I/O指令格式和操作也不相 不同的机器，所采用的I/O指令格式和操作也不相 NOVA系列机用表 系列机用表8 条指令来完成上述功能， 同．NOVA系列机用表8．2中8条指令来完成上述功能，其 I/O指令格式如下 I/O指令格式如下： 指令格式如下：
其中第0 其中第0一2位011表示I/O指令；OP表示操作码、用以指 011表示 表示I/O指令 OP表示操作码 指令； 表示操作码、 I/O指令的操作类型 见表8 指令的操作类型( DMs表示 表示I/O设备的 定I/O指令的操作类型(见表8．2)；DMs表示I/O设备的 设备地址，每个设备地址中可含有A, B， 三个数据寄存器； 设备地址，每个设备地址中可含有A, B，C三个数据寄存器； 8，9位表示控制功能．如启动设备(s)、关闭设备(c)等； 位表示控制功能．如启动设备(s)、关闭设备(c)等 AC表示 AC表示CPU中的四个累加器。 表示CPU中的四个累加器 中的四个累加器。 上述I/O指令如用汇编语言写出时 指令“ 指令如用汇编语言写出时． 2,13” 上述I/O指令如用汇编语言写出时．指令“DOAS 2,13” 表示把AC2的内容输出到 号设备的 数据缓冲寄作器中， 的内容输出到12号设备的A 表示把AC2的内容输出到12号设备的A数据缓冲寄作器中， 同时启动13号设备工作 指令“ 号设备工作． 12” 表示把12 同时启动13号设备工作．指令“DICC 1, 12” 表示把12 号设备中C寄存器的数据送入CPU的 号累加器（AC1） 号设备中C寄存器的数据送入CPU的1号累加器（AC1）,并 关闭12号设备 号设备。 关闭12号设备。
1。设备选择电路 。 接到总线上的每个设备都预先给定设备地址码．CPU执行 接到总线上的每个设备都预先给定设备地址码． 执行 I/O指令时需要把指令中的 设备地址送到地址总线上， 指令时需要把指令中的J设备地址送到地址总线上 指令时需要把指令中的 设备地址送到地址总线上， 用以指示CPU要选择的设备．每个设备接口电路都包含 要选择的设备． 用以指示 要选择的设备 一个设备选择电路． 一个设备选择电路．用它判别地址总线上呼叫的设备施不 是本设备．如果是，本设备就进入工作状态，否则不予理 是本设备．如果是，本设备就进入工作状态， 睬．设备选择电路实际上是设备地址的译码器． 设备选择电路实际上是设备地址的译码器． 2． 2．数据缓冲寄存器 当输入操作时，用数据缓冲寄存器来存放从I／ 设备读出 当输入操作时，用数据缓冲寄存器来存放从 ／O设备读出 的数据．然而送往CPU;当输出操作时。用数据缓冲寄存 当输出操作时。 的数据．然而送往 当输出操作时 器来停放CPU近来的数据，以便送给 近来的数据， 设备输出． 器来停放 近来的数据 以便送给I/O设备输出． 设备输出 3。设备状态位（标志） 。设备状态位（标志） 设备状态位是接口中的标志触发器， 设备状态位是接口中的标志触发器，如“忙”、“准备就 错误” 用来标志设备的工作状态． 绪”、“错误”等。用来标志设备的工作状态．以便接口 对外设进行监视．一旦CPU用程序询问 用程序询问I/O设备时，将 设备时， 对外设进行监视．一旦 用程序询问 设备时 状态位信息取至CPU进行分析． 进行分析． 状态位信息取至 进行分析
显然，这种方式的优点是CPU的操作可以和I/O设备操 的操作可以和I/O设备操 显然，这种方式的优点是CPU的操作可以和 作同步，且接口硬件比较简单．但缺点是． 作同步，且接口硬件比较简单．但缺点是．当程序进入 循环时，CPU只能踏步等待 不能处理其他任务。 只能踏步等待， 循环时，CPU只能踏步等待，不能处理其他任务。 为此在实际应用中做如下改近：CPU在执行主程序的过 为此在实际应用中做如下改近：CPU在执行主程序的过 促中可周期性地调用各I/O设备询问子程序 设备询问子程序． 促中可周期性地调用各I/O设备询问子程序．而询问子 程序依次测试各I/O设备的状态触发器 Ready” 设备的状态触发器“ 程序依次测试各I/O设备的状态触发器“Ready”．如 果某设备的Ready为 果某设备的Ready为“1”．则转去执行该设备的服务子 程序；如该设备的Ready为 程序；如该设备的Ready为“o”．则依次测试下一个设 示出了典型的程序查询流程图。 备。图8。6示出了典型的程序查询流程图。 设备服务子程序的主要功能是：(1)实现数据传送．输 设备服务子程序的主要功能是：(1)实现数据传送． 实现数据传送 入时， I/O指今将设备的数据送 指今将设备的数据送CPU某寄存器 某寄存器， 入时，由I/O指今将设备的数据送CPU某寄存器，再由 访内指令把守存器中的数据存入内存某单元；输出时。 访内指令把守存器中的数据存入内存某单元；输出时。 其过程正好相反．(2)修改内存地址 修改内存地址， 其过程正好相反．(2)修改内存地址，为下一次数据传送 做准备．(3)修改传送字节数 以便修改传送长度． 修改传送字节数。 做准备．(3)修改传送字节数。以便修改传送长度．(4) 进行状态分析或其他控制功能． 进行状态分析或其他控制功能．
Biblioteka Baidu
输入/输出指今不仅用于传达数据和控制设备的启动 输入 输出指今不仅用于传达数据和控制设备的启动 与关闭，而且也用于测试设备的状态。如表8． 中的 与关闭，而且也用于测试设备的状态。如表 ．2中的 SKP指令是测试跳步指令，它是程序查询方式中常用的 指令是测试跳步指令， 指令是测试跳步指令 指令．其功能是测试I/O设备的状态标志 如“就绪” 设备的状态标志(如 就绪” 指令．其功能是测试 设备的状态标志 触发器)；若状态标志为“ 。则顺序执行下一条指令； 触发器 ；若状态标志为“o”。则顺序执行下一条指令； 若状态标志为“ ，则跳过下一条指令． 若状态标志为“1”，则跳过下一条指令． 二.程序查询方式的接口 程序查询方式的接口 诚如前面所述， 接口”是总线与I/O设备之间的一 诚如前面所述，“接口”是总线与 设备之间的一 个逻辑部件。它作为一个转换器．用以保证I/O设备用 个逻辑部件。它作为一个转换器．用以保证 设备用 计算机系统待性所要求的形式发送或接收信息． 计算机系统待性所要求的形式发送或接收信息． 由于主机和I/O设备之间进行数据传送的方式不同， 由于主机和 设备之间进行数据传送的方式不同， 设备之间进行数据传送的方式不同 因而接口的逻辑结构也相应有所不同。 因而接口的逻辑结构也相应有所不同。程序查询方式最 简单的．如图8． 所示 所示。 简单的．如图 ．4所示。 程序查询方式的接口电路应包括如下部分： 程序查询方式的接口电路应包括如下部分：
在图8 3(b)的机器结构中 内存地址和I/O设备的地址 在图8．3(b)的机器结构中，内存地址和I/O设备的地址 的机器结构中， 是分开的．当访问内存时，由内存读、 是分开的．当访问内存时，由内存读、内存写两条控制线 控制；当访问I/O设备时 设备时， I/O读 I/O写两条控制 控制；当访问I/O设备时，由I/O读、I/O写两条控制 线控制．微型机Intel8080和Z80就是这类机器 就是这类机器． 线控制．微型机Intel8080和Z80就是这类机器．它有 专门的I/O指令组 指令组。 专门的I/O指令组。 2．输入/输出指令 输入/ 当用程序实现输入／输出传送时，I/O指令一般具有如 当用程序实现输入／输出传送时，I/O指令一般具有如 下功能： 下功能： (1)置 (1)置“1”或置“o”设备接口的某些控制触发器，用于 或置“ 设备接口的某些控制触发器， 控制设备进行某些动作、关闭设备、令磁带转动等． 控制设备进行某些动作、关闭设备、令磁带转动等． (2)测试设备的某些状态 (2)测试设备的某些状态，如“忙”、“准备就绪” 测试设备的某些状态， 准备就绪” 以便决定下一步的操作． 等．以便决定下一步的操作． (3)传送数据 当输入数据时， I/O设备中数据寄存器 (3)传送数据．当输入数据时，将I/O设备中数据寄存器 传送数据． 的内容送到CPU某一寄存器 当输出数据时． CPU中 某一寄存器； 的内容送到CPU某一寄存器；当输出数据时．将CPU中 寄存器的内容送到I/O设备的数据寄存器 设备的数据寄存器． 某—寄存器的内容送到I/O设备的数据寄存器．
所谓统一编址，是指输入／输出设备中的控制寄存器， 所谓统一编址，是指输入／输出设备中的控制寄存器， 数据寄存器，状态寄存器等也和内存单元一样看待， 数据寄存器，状态寄存器等也和内存单元一样看待，将 它们和内存单元联合在一起编排地址． 它们和内存单元联合在一起编排地址．这样就可用访问 内存的指令( 写指令)去访问I/O设备的某个寄存器 设备的某个寄存器， 内存的指令(读、写指令)去访问I/O设备的某个寄存器， 因而不需要专门的I/O指令组 比如． 指令组． 因而不需要专门的I/O指令组．比如．用访问存储器的 写指令就能实现I/O设备与 设备与CPU之间的数据传 读／写指令就能实现I/O设备与CPU之间的数据传 又如，比较指令可以用来比较I/O设备中某个寄存 送．又如，比较指令可以用来比较I/O设备中某个寄存 器的值，以此判断输入输出操作的执行情况．微型机M 器的值，以此判断输入输出操作的执行情况．微型机M 6800和小型机 6800和小型机PDP—11系列采用的就是统一编址 和小型机PDP—11系列采用的就是统一编址 法．在PDP—11中，把最高4K内存地址作为I/O设备 PDP—11中 把最高4K内存地址作为 内存地址作为I/O设备 寄存器的地址． 寄存器的地址． 3(a)是统 编址的单总线结构．所有的I/O设备 是统— 设备、 图8．3(a)是统—编址的单总线结构．所有的I/O设备、 内存和CPU共用同一条总线 共中地址总线传送CPU要 共用同一条总线． 内存和CPU共用同一条总线．共中地址总线传送CPU要 访问内存的地址或I/O设备的地址 数据总线传送数据、 设备的地址； 访问内存的地址或I/O设备的地址；数据总线传送数据、 指令和状态信息； 指令和状态信息；控制总线传送定时信号和各种控制信 号.