主机与外部设备的信息交换

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1、第7章主机与外部设备的信息交换——本章简单介绍总线和接口的基本概念，以及I/O指令的设备；然后详细讨论三种I/O传送控制方式及相应的接口，重点放在中断方式上；最后讨论系统总线的组成和操作时序。学习目标掌握：I/O接口的基本功能与组成，同步总线与同步扩展总线，异步总线（应答关系）。直接程序控制方式。熟练掌握：中断方式（定义、特点、应用、中断接口、中断过程、向量中断方式），DMA（定义、特点、应用、DMA过程。理解：接口分类，系统总线的信号组成。了解：IOP。§7.1总线与接口§7.1.1主机与外部设备的连接方式§7.1.2系统总线的功能与分类§7.1.3接口的功能与分类§

2、7.2I/O指令与直接程序控制方式§7.2.1I/O指令§7.2.2直接程序控制§7.3程序中断方式§7.3.1中断基本概念§7.3.2中断接口模型§7.3.3中断过程§7.4DMA方式§7.4.1DMA基本概念§7.4.2DMA初始化及DMA传送过程§7.5系统总线§7.5.1总线标准及信号组成§7.5.2总线的操作时序§7.5.3典型总线举例不做要求§7.1总线与接口§7.1.1主机与外部设备的连接方式CPU主存接口接口I/O设备I/O设备图1-1常见计算机硬件系统结构外设经I/O接口到系统总线上，再通过系统总线与主机相连。1、带有IOP的总线连接方式CPU主存接口

3、接口I/OI/OIOP即输入输出处理机，它的结构和功能与CPU类似，有自己的指令系统，可以进行信息的码制转换、数据格式更换、字带与字的装配和拆卸、数据传送的检测与纠错等预处理操作。局部存储器接口接口I/OI/OIOP局部总线2、多总线连接方式CPU主存接口接口高速I/O高速I/O为提高信息的传输效率，在一些连接高速I/O设备的系统中，设备多组总线。系统总线控制器接口接口I/OI/O系统总线主机在传统大型机中采用通道连接方式，即……（P301）。§7.1.2系统总线的功能与分类总线是一组能为多个部件分时共享的公共的信息传送线路，以及相关的总线协议和相应的控制逻辑。1、总线

4、的功能：是以共享、分时的方式为多个部件提供信息交换通路。几个概念：（教材P302）（1）共享（2）分时（3）总线协议2、总线的分类：（1）按总线在系统中的作用划分CPU内部总线——也称CPU内总线，用来连接CPU内的各个寄存器与算术逻辑运算部件。部件内总线——也称片级总线，用来连接插件板上的各个芯片，常称为局部总线。系统总线——也称板级总线，用来连接计算机系统内各个大功能部件。包括三总线：地址线、控制线、数据线。外总线——也称通讯总线，用来连接多个计算机系统，或连接计算机系统与甚设备。（2）按数据传送格式划分并行总线——有多根数据线，可同时传送多个数据位，因而传送速度快

5、。计算机系统内部的总路线多采用并行总线。串行总线——有一根数据线，串行逐位地传送数据，传送速度慢，但节省传送线。外总线多采用串行总线，以降低通讯线路的成本，实现远距离传输。（3）按时序控制方式划分定义典型作法特点适用范围同步总线指总线传送操作由统一的同步时序信号控制由CPU或专门的系统时钟提供统一时序，在固定的时钟周期内传送数据，用同步脉冲定时将数据打入目的地。有严格的时钟周期划分，传送操作所需的总线周期可能包含若干个固定的时钟周期，控制简单，时间利用率低。适用于系统内各部件之间的传送时间差异较、传送时间确定、传送距离较短的场合。（3）按时序控制方式划分定义典型作法特点

6、适用范围异步总线指根据各部件的实际需要，以异步应答方式控制总线传送操作。先由部件甲向部件乙发出传送请求信号，然后启动总线传送（读传送或写传送）。无固定的时钟周期划分，用异步应答方式控制传送，用于传送操作的总线周期可长可短，时间利用率很高，但控制较复杂。适用于各部件传送速度差异较大，距离较长、传送时间不确定的场合。（3）按时序控制方式划分定义典型作法特点适用范围扩展同步总线采用以同步方式为基础，部分引入异步控制的做法，使异步事件同步化。以时钟周期为时间基准，总线周期所包含的时钟周期数可以根据需要而变化。周期长度不固定，时间利用率高，控制简单。。为广义上的同步总线范畴。备注

7、：CPU内总线和局部总线采用同步总线，系统总线采用扩展同步总线或异步总线，外总线则多为异步总线。§7.1.3接口的功能与分类接口是两个部件之间的交接部分，或称界面。（硬件接口、软件接口、软硬接口）I/O接口是指主机和外设之间的硬件接口。1、I/O接口的基本功能（1）寻址（2）数据缓冲（3）预处理（4）控制功能（具体内容见教材P304页）3、I/O接口的分类：（1）按数据传送格式划分并行接口——是指接口与系统总线之间、接口与外设之间均按并行方式传送数据。串行接口——是指接口与外设之间采取串行方式传送数据，接口与系统总线之间仍按并行方式进行传