输入输出和中断

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1、输入/输出和中断7.1外设接口的一般结构7.2CPU与外设交换数据的方式7.3中断7.48086/8088的中断系统7.58259A可编程中断控制器7.68237DMA控制器第7章外设接口的一般结构●一个简单的外设接口框图如图7-1所示，从图中可以看出CPU通过一个外设接口同外设之间交换的信息主要有三类：数据信息、状态信息、控制信息。7.1.1数据信息●在微型机中，数据大致为三种基本类型：数字量模拟量开关量7.1状态信息●READY（准备好信号）表示输入设备已经准备好信息，CPU可执行输入指令从该外设输入数据。BUSY（忙信号）表示输出设备正在输出

2、信息，即在“忙”着，同时也等于指示CPU等待。●状态信息表示外设当前所处的工作状态例如7.1.2控制信息●控制信息是由CPU发出的，用于控制I/O接口的工作方式以及外设的启动和停止等等。状态信息和控制信息以及数据信息，通常都以数据形式通过数据总线传送，这些信息在I/O接口中分别存放在不同的端口中。7.1.3CPU与外设交换数据的方式7.2.1程序控制传递方式●程序控制的数据传送分为无条件传送、查询传送和中断传送。●这类传送方式的特点是，以CPU为中心，数据传送的控制来自CPU，通过预先编制好的输入或输出程序（传送指令和I/O指令）实现数据的传送。7

3、.21.无条件传送方式查询传送方式中断传送方式程序控制传递方式无条件传送方式●无条件传送方式又称同步传送方式。主要用于外设工作的时间已知的场合，外设必须在微处理器限定的指令时间内准备就绪，并完成数据的接收或发送。●通常采用的办法是：把I/O指令插入到程序中，当程序执行到该I/O指令时，外设必定已为传送数据作好了准备，于是在此指令时间内完成数据传送任务。查询传送方式●查询传送方式又称异步传送方式。中断传送方式●利用中断来实现CPU与外设之间的数据传送，这就是中断传送方式。●采用中断传送方式时，CPU从启动外设到外设准备就绪这段时间，不像查询方式一样处

4、于等待状态，而仅仅是在外设准备好数据传送的情况下才中止CPU执行的主程序,在一定程度上实现了主机和外设的并行工作。通过执行一条输入指令，读取所选外设的当前状态。(2)根据该设备的状态决定程序去向●完成一次传送过程的步骤如下：DMA（直接存储器存取）传递方式●在外设和内存之间直接传送数据的方式，即DMA传送方式。●DMA（DirectMemoryAccess）是一种不需要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传送方式。7.2.2DMA操作的基本方法周期挪用（CycleStealing)周期扩散CPU停机方式周期挪用（CycleStealing）●利用C

5、PU不访问存储器的那些周期来实现DMA操作，此时DMAC可以使用总线而不用通知CPU也不会妨碍CPU的工作。这种方法的关键是如何识别合适的可挪用的周期，以避免同CPU的操作发生重叠。●这种方法会使CPU的处理速度减慢，而且CPU时钟周期的加宽是有限的。因此用这种方法进行DMA传送，一次只能传送一个字节。周期扩散CPU停机方式●这是最常用的、最简单的传送方式，大部分DMAC都采用这种方式。DMA的传送方式通常，大部分DMAC都有三种DMA传送方式：成组传送方式请求传送方式单字传送方式单字节传送方式●每次DMA传送只传送一个字节的数据，传送后释放总线由

6、CPU控制总线至少一个完整的总线周期。以后又测试DMA请求线DREQ，若有效，再进入DMA周期。成组传送方式●一个DMA请求可以传送一组信息，这一组信息的字节数由编程决定（在DMAC初始化时），只要在DACK有效之前DREQ保持有效即可。一旦DACK有效，不管DREQ是否有效，DMAC一直不放弃总线控制权，直到整个数组传送完。请求传送方式●又称查询传送方式。DMAC应该具有如下功能：（1）能接收外设的请求，向CPU发出DMA请求信号。（2）当CPU发出DMA响应信号后，DMAC接管对总线的控制，进入DMA方式。（3）能寻址存储器，即能输出地址信息和

7、修改地址。DMAC（DMA控制器）的基本功能（4）能向存储器和外设发生相应的读/写控制信号。（5）能控制传送的字节数，判断DMA是否结束。（6）在DMA传送结束后，能结束DMA请求信号，释放总线，使CPU恢复正常工作。中断7.3.1概述●中断是外设随机地（指主程序运行到任何一条指令时）或程序预先安排产生中断请求信号，暂停CPU正在运行的程序，转入执行称为中断服务的子程序，中断服务完毕后，返回到主程序被中断处继续执行的过程。7.3中断源●引起中断的事件称为中断源，通常中断源有以下几种：输入、输出设备:如键盘、显示器和打印机等;数据通道:如磁带等;实时

8、控制过程中的各种参数;故障源:如掉电保护等;(5)控制系统的现场测试信号以及软件中断。●为了满足上述各种条件下的要求,中断