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5、IO控制方式.md
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5、IO控制方式.md
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# 程序查询方式
**流程**
* 查询流程
* 单个设备
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219123922492.png" width="15%" height="50%" />
* 多个设备
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124021355.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="25%" height="50%" />
* 程序流程
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124045336.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="25%" height="50%" />
**接口电路**
* 以输入为例
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124109702.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="40%" height="50%" />
# 程序中断方式
**中断的概念**
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124143490.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="30%" height="50%" />
**I/O 中断的产生（以打印机为例）**
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124203996.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="40%" height="50%" />
**接口电路**
* 配置中断请求触发器和中断屏蔽触发器
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124226828.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="35%" height="50%" />
* INTR 中断请求触发器，INTR = 1 有请求
* MASK 中断屏蔽触发器，MASK = 1 被屏蔽
* D 完成触发器
* 排队器
* 硬件方式：在 CPU 内或在接口电路中（链式排队器）
* 软件方式：通过设置屏蔽字
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124252402.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="50%" height="50%" />
* 中断向量地址形成部件
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124314448.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="30%" height="50%" />
* 硬件向量法：由 硬件 产生 向量地址，再由 向量地址 找到 入口地址
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124351119.png" width="30%" height="50%" />
* 软件产生方式：软件查询法
* 接口电路的基本组成
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124423705.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="50%" height="50%" />
**I/O 中断处理过程**
* CPU 响应中断的条件和时间
* 条件
* 允许中断触发器 EINT = 1
* 用 开中断 指令将 EINT 置 “1 ”
* 用 关中断 指令将 EINT 置 置“ “ 0 ” 或硬件 自动复位
* 时间
* 当 D = 1（ 随机）且 MASK = 0 时
* 在每条指令执行阶段的结束前，CPU 发 中断查询信号 （将 INTR 置 置“1”）
* I/O 中断处理过程（接口）
* 以输入为例
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219124450747.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_70" width="50%" height="50%" />
**中断服务程序流程**
* 中断服务程序的流程
* 保护现场
* 程序断点的保护：中断隐指令完成
* 寄存器内容的保护：进栈指令
* 中断服务
* 对不同的 I/O 设备具有不同内容的设备服务
* 恢复现场
* 出栈指令
* 中断返回
* 中断返回指令
* 单重中断和多重中断
* 单重 中断：不允许中断 现行的 中断服务程序
* 多重 中断：允许级别更高 的中断源中断 现行的 中断服务程序
* 单重中断和多重中断的服务程序流程
* 单重
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* 多重
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* 主程序和服务程序抢占 CPU
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* 宏观 上 CPU 和 I/O 并行 工作
* 微观 上 CPU 中断现行程序 为 I/O 服务
# DMA 方式
**特点**
* DMA 和程序中断两种方式的数据通路
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* DMA 与主存交换数据的三种方式
* 停止 CPU 访问主存
* 控制简单
* CPU 处于不工作状态或保持状态
* 未充分发挥 CPU 对主存的利用率
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* 周期挪用（或周期窃取）
* DMA 访问主存有三种可能
* CPU 此时不访存
* CPU 正在访存
* CPU 与 DMA 同时请求访存（此时 CPU 将总线控制权让给 DMA）
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* DMA 与 CPU 交替访问
* CPU 工作周期
* C1 专供 DMA 访存
* C2 专供 CPU 访存
* 不需要 申请建立和归还总线的使用权
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* DMA 方式与程序中断方式的比较
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**DMA 接口的功能和组成**
* DMA 接口与系统的连接方式
* 具有公共请求线的 DMA 请求
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* 独立的 DMA 请求
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* DMA 接口功能
* 向 CPU 申请 DMA 传送
* 处理总线 控制权的转交
* 管理 系统总线、 控制 数据传送
* 确定 数据传送的 首地址和长度，修正 传送过程中的数据 地址 和 长度
* DMA 传送结束时， 给出操作完成信号
* DMA 接口组成
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**DMA 的工作过程**
* DMA 传送过程：预处理、数据传送、后处理
* 预处理：通过几条输入输出指令预置如下信息
* 通知 DMA 控制逻辑传送方向（入/ 出）
* 设备地址 DMA 的 DAR
* 主存地址 DMA 的 AR
* 传送字数 DMA 的 WC
* DMA 传送过程示意
* CPU
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219125022909.png" width="20%" height="50%" />
* 数据传送
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219125047595.png" width="20%" height="50%" />
* 数据传送过程
<img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20201219125112706.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkzNDYwNw==,size_16,color_FFFFFF,t_7" width="50%" height="50%" />
* 后处理（由中断服务程序完成）
* 校验送入主存的数是否正确
* 是否继续用 DMA
* 测试传送过程是否正确，错则转诊断程序
**DMA 接口的类型**
* 选择型
* 在 物理上 连接 多个 设备
* 在 逻辑上 只允许连接 一个 设备
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* 多路型
* 在 物理上 连接 多个 设备
* 在 逻辑上 允许连接 多个 设备同时工作
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* 多路型 DMA 接口的工作原理
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