计算机组成原理（西安理工大学）第八章-输入输出系统.pptVIP

(5)“控制/状态”逻辑 由控制和时序电路以及状态标志等组成，用于修改内存地址计数器和字计数器，指定传送类型(输入或输出)，并对“DMA请求”信号和CPU响应信号进行协调和同步。  (6)中断机构 当字计数器溢出时(全0)，意味着一组数据交换完毕，由溢出信号触发中断机构，向CPU提出中断报告。 这里的中断与上一节介绍的I/O中断所采用的技术相同，但中断的目的不同，前面是为了数据的输入或输出，而这里是为了报告一组数据传送结束。 因此它们是I/O系统中不同的中断事件。 2.DMA数据传送过程 　　DMA的数据块传送过程可分为三个阶段：传送前预处理；正式传送；传送后处理。 　　预处理 由CPU执行几条输入输出指令， 测试设备状态， 向DMA控制器的设备地址寄存器中送入设备号并启动设备， 向内存地址计数器中送入起始地址， 向字计数器中送入交换的数据字个数。 在这些工作完成后，CPU继续执行原来的主程序。 　　正式传送 当外设准备好发送数据(输入)或接受数据(输出)时，它发出DMA请求，由DMA控制器向CPU发出总线使用权的请求(HOLD)。 下图示出了停止CPU访内方式的DMA传送数据的流程图。 图8.13 DMA传送数据的流程图 DMA的数据传送是以数据块为基本单位进行的，因此，每次DMA控制器占用总线后，无论是数据输入操作，还是输出操作，都是通过循环来实现的。 当进行输入操作时，外围设备的数据(一次一个字或一个字节)传向内存；当进行输出操作时，内存的数据传向外围设备。 　　后处理 一旦DMA的中断请求得到响应，CPU停止主程序的执行，转去执行中断服务程序做一些DMA的结束处理工作。 这些工作包括校验送入内存的数据是否正确； 决定继续用DMA方式传送下去，还是结束传送； 测试在传送过程中是否发生了错误等等。 基本DMA控制器与系统的连接方式： （1）公用的DMA请求方式；（2）独立的DMA请求方式，这与中断方式类似。 8.3.4 选择型和多路型DMA控制器 　　 ???? 1.选择型DMA控制器 　　选择型DMA控制器在物理上可以连接多个设备，而在逻辑上只允许连接一个设备。换句话说，在某一段时间内只能为一个设备服务。 　　选择型DMA控制器的逻辑框图请见下图。 选择型DMA控制器的工作原理： 　　与前面的简单DMA控制器基本相同。 除了前面讲到的基本逻辑部件外，还有一个设备号寄存器。 数据传送是以数据块为单位进行的，在每个数据块传送之前的预置阶段，除了用程序中I/O指令给出数据块的传送个数、起始地址、操作命令外，还要给出所选择的设备号。从预置开始，一直到这个数据块传送结束，DMA控制器只为所选设备服务。 下一次预置再根据I/O指令指出的设备号，为另一选择的设备服务。 显然，选择型DMA控制器相当于一个逻辑开关，根据I/O指令来控制此开关与某个设备连接。  　　选择型DMA控制器只增加少量硬件达到了为多个外围设备服务的目的，它特别适合数据传输率很高以至接近内存存取速度的设备。 在很快地传送完一个数据块后，控制器又可为其他设备服务。 2.多路型DMA控制器  　　选择型DMA控制器不适用于慢速设备。但多路型DMA控制器适合于同时为多个慢速外围设备服务。 　　链式多路型DMA控制器和独立请求方式多路型DMA控制器见下图所示 多路型DMA不仅在物理上可以连接多个外围设备，而且在逻辑上也允许这些外围设备同时工作，各设备以字节交叉方式通过DMA控制器进行数据传送。 【例3】下图中假设有磁盘、磁带、打印机三个设备同时工作。磁盘以30μs的间隔向控制器发DMA请求，磁带以45μs的间隔发DMA请求，打印机以150μs间隔发DMA请求。根据传输速率，磁盘优先权最高，磁带次之，打印机最低，图中假设DMA控制器每完成一次DMA传送所需的时间是5μs。若采用多路型DMA控制器，请画出DMA控制器服务三个设备的工作时间图 【解】 由图看出，T1间隔中控制器首先为打印机服务，因为此时只有打印机有请求。 T2间隔前沿磁盘、磁带同时有请求，首先为优先权高的磁盘服务，然