计算机组成原理4（程序查询方式、程序中断方式、DMA方式及其I/O接口电路）

计算机组成原理4（程序查询方式、程序中断方式、DMA方式及其I/O接口电路）

文章目录

​​一、程序查询方式​​​​二、程序中断方式​​​​三、DMA方式​​

一、程序查询方式

1、程序查询方式的接口电路

2、符号说明

&与非门B工作触发器D完成触发器

3、程序查询工作过程（输入） （1）当CPU通过I/O指令启动输入设备时，该指令的设备码将通过地址线传入设备选择电路； （2）若该设备码与地址线上的代码吻合，则输出SEL有效； （3）I/0指令的启动命令经过“与非门”，将B置1，D置0； （4）B触发器启动设备工作； （5）输入设备将数据送至缓冲寄存器DBR中； （6）设备工作结束，结束信号传入，将B置0，D置1； （7）CPU执行输入指令，将数据缓冲寄存器中的数据送到CPU通用寄存器中，再存入主存的相关单元。

二、程序中断方式

1、程序中断方式的接口电路

2、符号说明

&与非门1取反B工作触发器D完成触发器MASK设备屏蔽器

3、程序中断处理过程 （1）由CPU启动I/O设备命令，将B置1，D置0； （2）接口启动输入设备开始工作； （3）输入设备将数据送入数据缓冲寄存器； （4）输入设备向接口发出“结束”信号，将B置0，D置1，标志设备准备就绪； （5）当设备准备就绪时，且设备未被屏蔽（MASK=0），在指令执行结束时刻，CPU发出中断查询信号； （6）中断请求触发器（INTR）被置1，设备向CPU发出中断，同时，INTR送到排队器中，进行中断判优； （7）若CPU允许中断，则进入中断响应阶段，INTR将信号送至编码器形成向量地址； （8）向量地址送至PC，作为下一条指令的地址； （9）无条件转移指令结束后，进入中断服务阶段，最后将指令存入主存； （10）中断服务程序的最后一条指令是中断返回指令，即中断返回至原程序的断点处。

三、DMA方式

1、DMA方式的接口电路

2、符号说明

DMA直接存储器存储方式AR主存地址寄存器WC字计数器BR数据缓冲寄存器DAR设备地址寄存器DACK一个DMA周期DREQ向DMA提出申请HRQ请求信号，申请总线控制权HLDA响应信号

3、DMA的工作过程

预处理：传送方向的确定；向DMA设备地址寄存器送入设备号；送入主存起始地址。数据传送（1）设备发出选通信号，将字读取到DMA的BR中；（2）设备向DMA接口发送请求（DRWQ）；（3）DMA想CPU申请总线控制权；（4）CPU发回HLDA信号，允许DMA控制；（5）将主存地址送入地址总线，并命令存储器写；（6）通知设备已被授予一个DMA周期，并为交换下一个字做准备；（7）将DMA数据缓冲寄存器的内容送到数据总线；（8）主存将数据总线的信息写到指定存储单元中；（9）修改主存地址和字计数器；（10）判断数据块是否传送结束。后处理过程：包括效验送入主存的数据是否正确，决定是否继续用DMA传送其他数据块；若出错，则诊断和处理错误。

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