微机原理教案

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微机原理及接口技术

两个输入输出过程之间对接口进行状态检测和等待,而可以去作别的工作。因为每当外部设备准备就绪时,会主动向CPU发中断请求,由此进入一个传输过程。此过程结束以后,CPU又可以回来执行别的任务,而不是处在等待状态,这样就大大提高了CPU的效率。

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中断优先级问题的解决——菊花链法

基本思想:将所有的中断源构成一个链,各中断源在链中的前后顺序是根据中断源优先级别的高低来排列的,排在链前面的高优先级别的中断会自动封锁后边低优先级别的中断。

外设1 外设2 外设3 接口 CPU 中断回答 菊花链 IRQ 接口 接口 菊花链 逻辑电路 菊花链 逻辑电路 INTA 逻辑电路 INTR ≥1 … 中断回答 菊花链 逻辑电路 & ≥1 INTAINTR

中断传送方式的缺点:

CPU执行程序来说实现数据传送,每进行一次传送,CPU执行一遍中断处理程序,此时都要保护断点和标志。此外,在中断处理程序中有一系列保护寄存器和恢复寄存器的指令,这些指令与数据传送没有直接的关系。

在8086系统中,一旦进入中断,指令队列要清楚,再装入中断处理程序的指令,而返回断点时,指令队列也要清楚,重新装入断点处的指令继续执行。

3、直接存储器存取方式(DMA)

外部设备利用专门的接口电路直接和存储器进行高速数据传送,而不经过CPU。当外围设备要求传送一批数据时,由DMA控制器向CPU发一个总线请求信号,要求CPU放弃对数据总线、地址总线和有关控制总线的使用权。DMA控制器获得总线控

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制权之后,开始进行数据传送。在一批数据传送完毕后,DMA控制器通知CPU可以使用总线,并把总线控制权交换给CPU。

DMA控制器在外设与主存之间直接传送数据期间,完全代替CPU工作,它的主要功能有:

(1)当外设准备就绪,希望进行DMA操作时,会向DMA控制器发出DMA请求信号,DMA控制器接到此信号后,会向CPU发出总线请求信号。

(2)当CPU响应此总线请求,发出总线响应信号后,DMA控制器能接管对总线的控制,进入DMA操作周期。

(3)确定传送数据的主存单元地址及传送长度,并能自动修改内存地址计数值和字计数值。

(4)规定数据在内存与外设之间的传送方向,发出读写信号或其他控制信号,并执行数据传送操作。

(5)DMA过程结束时,DMA控制器能向CPU发出结束信号,并将总线控制权让给CPU。

DMA传输单个数据(输出过程)的原理

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DMA控制器的内部最小配置和接口要求

1从接口往内存传输一个数据块的过程: ① 接口往DMA控制器发一个DMA请求 ② 得到总线控制权

③ 地址寄存器的内容送地址总线 ④ 通知接口将数据送到数据总线 ⑤ 数据送到所指单元 ⑥ 地址寄存器的值加1 ⑦ 字节计数器的值减1

⑧ 如字节计数器的值不为0,则回到③;否则结束 2、DMA传输对接口的要求:

① 控制寄存器有1位指出数据传输方向 ② 控制寄存器有1位用来启动I/O操作

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③ 状态寄存器有1位指出设备当前是否处于忙状态 3、DMA传输对DMA控制寄存器的要求: ① 有1位作为DMA允许位 ② 有1位用来确定DMA方向

③ 有1位决定进行一次传输后放弃还是维持对总线的控制权 ④ 状态寄存器有1位表示数据块传输是否结束 4、对DMA控制器和接口部件预置的信息 ① 往DMA控制器的字节计数器设置初值 ② 往DMA控制器的地址寄存器中设置地址初值 ③ 对DMA控制器设置控制字并启动DMA操作 ④ 对接口部件设置控制字并启动I/O操作

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