计算机组成原理第8章

计算机组成原理第八章CPU与外界交换信息的方式2/5/20231

8.1程序查询方式8.1.1设备编址1.统一编址。I/O设备中的控制寄存器、数据寄存器等设备，与内存单元联合一起编址。2.单独编址。内存单元和I/O设备分开编址，访存和访问I/O设备时，各自使用具有不同OP的指令。8.1.2程序查询方式的接口

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如图8.1所示，程序查询方式的接口电路包括：设备选择电路、数据缓冲寄存器、设备状态标志。1.设备选择电路。判断AB线上呼叫的设备是不是本设备，是设备地址的译码器。2.数据缓冲寄存器。存放来自于外设或CPU的数据，在外设与CPU之间双向交换信息。3.设备状态标志。位于接口中的一种标志触发器，反映各种设备当前工作状态。2/5/20234

8.2程序中断方式8.2.1程序中断方式的概念当某一外设的数据准备就绪后，该设备就主动向CPU发出请求中断信号，请求CPU暂时中断目前正在执行的程序，而进行数据交换。当CPU响应该外设的中断请求时，便暂停主程序的运行，自动转移到该设备的中断服务程序。当中断服务程序结束以后，CPU又回到原来的主程序去继续运行。2/5/202358.2.2单级中断单级中断系统是中断结构中最基本的形式。2/5/202368.2.3多级中断由多个中断源构成。根据各中断事件的轻重缓急程度的不同，分成若干中断级别。每一种中断级都分配给一个优先权。优先权高的中断级，可以打断优先权低的中断服务程序，以程序嵌套方式进行工作。2/5/20237

根据系统配置的不同，多级中断还可以分为一维多级中断和二维多级中断。2/5/202388.3DMA方式8.3.1

DMA(直接内存访问)的基本概念DMA是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。CPU与外设交换信息时，DMA控制器完全接管CPU对总线的控制权，数据交换不经过CPU，而直接在内存和I/O设备之间进行。DMA的基本操作过程：(1)从外设发出DMA请求。(2)CPU响应请求，把CPU工作改成DMA操作方式，DMA控制器从CPU接管总线控制。(3)由DMA控制器对内存寻址。(4)向CPU报告DMA操作的结束。2/5/202398.3.2DMA传送方式1.停止CPU访内

2.周期挪用2/5/2023103.DMA与CPU交替访内

2/5/2023118.4通道方式8.4.1通道的概念1.通道的功能通道是一种具有特殊功能的处理器。①接受CPU的I/O指令，按照指令的要求与指定的外设进行通信。②从存储器中选取属于该通道程序的通道指令，经译码后向I/O控制器模块发送各种命令。③组织外设和存储器之间进行数据传送，并根据需要提供缓存空间，以及提供数据存入存储器的地址和传送的数据量。④从外设得到设备的状态信息，形成并保存通道本身2/5/202312的状态信息，根据要求将这些状态信息送到存储器的指定单元，供CPU使用。⑤将外设的中断请求和通道本身的中断请求，按次序及时报告CPU。2.CPU对通道的管理

简单地说，CPU通过执行I/O指令，以及处理来自通道的中断，实现对通道的管理。来自通道的中断有两种：数据传送结束中断和故障中断。3.通道对设备控制器的管理①从通道接受通道指令，控制外设完成所要求的操作。2/5/202313②向通道反映外设的状态。③将各种外设的不同信号，转换成通道能够识别的标准信号。8.4.2通道的类型1.选择通道用于对高速设备进行控制；在一段时间内，选择通道只执行一个设备的信道程序，采用“成组”方式传送信息，传输速率高。但是，信道利用率不高。2.多路通道多路通道在同一时间内能够处理多个I/O设备的数据传输。2/5/202314①数组多路通道。②字节多路通道。2/5/202315第八章练习题一.选择1.按不同的数据传送格式，可将外围接口划分为两类，即()。A.中断接口与DMA接口B.直接传送接口与查询接口C.同步接口与异步接口D.并行接口与串行接口2.在DMA方式中，“批量传送结束”的监测由下列选项中的()负责。A.CPUB.DMA接口或DMA控制器C.总线控制器D.主存缓冲区3.CPU响应DMA请求一般是在()。A.一段程序结束时B.一条指令结束时C.一个总线周期结束时D.一个时钟周期结束时4.在读磁盘过程中，磁盘适配器向主机发出DMA请求是在()。A.启动磁盘时B.寻道完成时C.扇区缓冲器满时D.扇区缓冲器空时5.在DMA传送期间，总线控制权通常由()。A.CPU掌握B.DMA控制器掌握C.主存掌握D.外部设备掌握6.下列选项中，()不是发生中断请求的条件。A.一条指令执行结束B.一次I/O操作结束C.机器内部发生故障D.一次DMA操作结束2/5/2023167.下列说法正确的是()。A.程序中断过程是由硬件和中断服务程序共同完成的B.每条指令的执行过程中，每个总线周期要检查一次有无中断请求C.检测有无DMA请求，一般安排在一条指令执行过程的末尾D.中断服务程序的最后指令是无条件转移指令8.中断向量地址是()。A.子程序入口地址B.中断服务程序入口地址C.中断服务程序入口地址的地址D.子程序入口地址的地址9.设置中断排队判优逻辑的目的是()。A.产生中断源编码B.使同时提出的请求中的优先级别最高者得到及时响应C.使CPU能方便地转入中断服务子程序D.提高中断响应速度10.DMA访问主存时，让CPU处于等待状态，等DMA的一批数据访问结束后，CPU再恢复工作，这种情况称为()。A.停止CPU访问主存B.周期挪用C.DMA与CPU交替访问D.DMA11.DMA访问主存时，向CPU发出请求，获得总线使用权时再进行访存，这种情况称为()。2/5/202317A.停止CPU访问主存B.周期挪用C.DMA与CPU交替访问D.DMA12.关于DMA方式，下面说法正确的是()。A.能用于高速外围设备的信息传送，也能代替中断方式B.能向CPU请求中断处理数据传送C.能取代中断方式D.不能代替中断方式13.DMA方式的接口电路中有程序中断部件，其作用是()。A.实现数据传送B.向CPU提出总线使用权C.向CPU提出传输结束D.发中