CPU与外之间的数据传送方式.doc

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1、科学、政治、文化、经济、心理、哲学在微型计算机系统中，CPU与外设之间的数据传送方式主要有程序传送方式、中断传送方式和直接存储器存取(DMA)传送方式，分别介绍如下。    7.2.1程序传送方式    程序传送方式是指直接在程序控制下进行数据的输入/输出操作。程序查询方式分为无条件传送方式和查询方式（条件传送方式）两种。    一．无条件传送方式    微机系统中的一些简单的外设，如开关、继电器、数码管、发光二极管等，在它们工作时，可以认为输入设备已随时准备好向CPU提供数据，而输出设备也随时准备好接收CPU送来的数据，这样，在CPU需

2、要同外设交换信息时，就能够用IN或OUT指令直接对这些外设进行输入/输出操作。由于在这种方式下CPU对外设进行输入/输出操作时无需考虑外设的状态，故称之为无条件传送方式。    对于简单外设，若采用无条件传送方式，其接口电路也很简单。如简单外设作为输入设备时，输入数据保持时间相对于CPU的处理时间要长得多，所以可直接使用三态缓冲器和数据总线相连，如图7.5（a）所示()。当执行输入的指令时，读信号RD有效，选择信号M/IO处于低电平，因而三态缓冲器被选通，使其中早已准备好的输入数据送到数据总线上，再到达CPU。所以要求CPU在执行输入指令

3、时，外设的数据是准备好的，即数据已经存入三态缓冲器中。    简单外设为输出设备时，由于外设取数的速度比较慢，要求CPU送出的数据在接口电路的输出端保持一段时间，所以一般都需要锁存器，如图7.5（b）所示。CPU执行输出指令时，M/IO和WR信号有效，于是，接口中的输出锁存器被选中，CPU输出的信息经过数据总线送入输出锁存器中，输出锁存器保持这个数据，直到外设取走。    无条件传送方式下，程序设计和接口电路都很简单，但是为了保证每一次数据传送时外设都能处于就绪状态，传送不能太频繁。对少量的数据传送来说，无条件传送方式是最经济实用的一种传

4、送方法。    二．查询传送方式    查询传送也称为条件传送，是指在执行输入指令（IN）或输出指令（OUT）前，要先查询相应设备的状态，当输入设备处于准备好状态、输出设备处于空闲状态时，CPU才执行输入/输出指令与外设交换信息。为此，接口电路中既要有数据端口，还要有状态端口。    查询传送方式的流程图。从图中可以看出，采用查询方式完成一次数据传送要经历如下过程：    1．CPU从接口中读取状态字；    2．CPU检测相应的状态位是否满足“就绪”条件；    3．如果不满足，则重复1、2步；若外设已处于“就绪”状态，则传送数据。  

5、  给出的是采用查询方式进行输入操作的接口电路。输入设备在数据准备好之后向接口发选通信号，此信号有两个作用：一方面将外设中的数据送到接口的锁存器中，另一方面使接口中的一个D触发器输出“1”，从而使三态缓冲器的READY位置“1”。CPU输入数据前先用输入指令读取状态字，测试READY位，若READY位为“1”，说明数据已准备就绪，再执行输入指令读入数据。由于在读操作时RD信号已将状态位READY清0，于是可以开始下一个数据输入过程。    给出的是采用查询方式进行输出操作的接口电路。CPU输出数据时，先用输入指令读取接口中的状态字，测试B

6、USY位，若BUSY位为0，表明外设空闲，此时CPU才执行输出指令，否则CPU必须等待。执行输出指令时由端口选择信号、M/IO信号和写信号共同产生的选通信号将数据总线上的数据打入接口中的数据锁存器，同时将D触发器置1。D触发器的输出信号一方面为外设提供一个联络信号，通知外设将锁存器锁存的数据取走；另一方面使状态寄存器的BUSY位置1，告诉CPU当前外设处于忙状态，从而阻止CPU输出新的数据。输出设备从接口中取走数据后，会送一个回答信号ACK，该信号使接口中的D触发器置0，从而使状态寄存器中的BUSY位清0，以便开始下一个数据输出过程。  

7、  前面介绍的都是对单个外设进行的查询式输入/输出，实际上，一个微机系统中往往会有多个外设与CPU交换信息，对于多个外设，如何利用查询方式实现输入/输出呢？通常采用的是轮流查询法对各个外设依次进行查询，并进行信息交换。    查询传送方式的主要优点是能保证主机与外设之间协调同步的工作，且硬件线路比较简单，程序也容易实现。但是，在这种方式下，CPU花费了很多时间查询外设是否准备就绪，在这些时间里，CPU不能进行其它的操作；此外，在实时控制系统中，若采用查询传送方式，由于一个外设的输入/输出操作未处理完毕就不能处理下一个外设的输入/输出，故不

8、能达到实时处理的要求。因此，查询传送方式有两个突出的缺点：浪费CPU时间，实时性差。所以，查询传送方式适用于数据输入/输出不太频繁且外设较少、对实时性要求不高的情况。    不论是无条件传送方