《计算机组成原理第5章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机组成原理第5章.ppt（24页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、设备选择电路设备选择电路DBR DQ&数据线数据线启动命令启动命令地址线地址线SEL输入数据输入数据启动设备启动设备设备工作设备工作 结束结束&1QQDINTR BQQ MASK设备编码器设备编码器排队器排队器中断查询中断查询来自高一级来自高一级 的排队器的排队器至低一级至低一级的排队器的排队器向量地址向量地址中断响应中断响应 INTA中断请求中断请求命令译码命令译码2.I/O 中断处理过程中断处理过程10&设备选择电路设备选择电路以输入为例以输入为例排队排队INTP1INTP2INTP3INTP4INTR1INTR2INTR3INTR4 1&1&1&1&设备设备 1#、2#、3#、4#优先级
2、按优先级按 降序排列降序排列INTRi=1 有请求有请求 即即 INTRi=0INTR1例题：根据以下要求设计一个产生3个个设备向向 量地址的量地址的电路。路。（1）3个个设备的的优先先级按按ABC降序降序排列。排列。（2）A、B、C的向量地址分的向量地址分别为110 100、010 100、000 110。（3）排）排队器采用器采用链式排式排队电路。路。（4）当）当CPU发来中断响来中断响应信号信号INTA时，可，可 将向量地址取至将向量地址取至CPU。P194多重中断的概念多重中断的概念klmk +1l +1m +1第一次第一次 中断中断第二次第二次 中断中断第三次第三次 中断中断程序断点
3、程序断点 k+1,l+1,m+1 单重中断和多重中断的服务程序流程单重中断和多重中断的服务程序流程中断否？中断否？保护现场保护现场设备服务设备服务恢复现场恢复现场 开中断开中断中断返回中断返回取指令取指令执行指令执行指令中中断断服服务务程程序序 中断响应中断响应 程序断点进栈程序断点进栈 关中断关中断 向量地址向量地址 PC中中断断周周期期是是中断返回中断返回保护现场保护现场设备服务设备服务恢复现场恢复现场开中断开中断开中断开中断开中断开中断中中断断隐隐指指令令中中断断隐隐指指令令否否取指令取指令执行指令执行指令中断否？中断否？否否 中断响应中断响应 程序断点进栈程序断点进栈 关中断关中断向量
4、地址向量地址 PC中中断断周周期期是是中中断断服服务务程程序序单重单重 多重多重 5.6 DMA 方式方式一、一、DMA 方式的特点方式的特点1.DMA 和程序中断两种方式的数据通路和程序中断两种方式的数据通路CPU主主存存ACC 中断接口中断接口DMA 接口接口I/O 设设 备备中断方式数据传送通路中断方式数据传送通路输入指令输入指令输出指令输出指令DMA方式数据传送通路方式数据传送通路2.DMA 与主存交换数据的三种方式与主存交换数据的三种方式(1)停止停止 CPU 访问主存访问主存控制简单控制简单CPU 处于不工作状态或保持状态处于不工作状态或保持状态未充分发挥未充分发挥 CPU 对主存
5、的利用率对主存的利用率主存工作时间主存工作时间CPU不执行程序不执行程序DMA不工作不工作DMA不工作不工作DMA工作工作 CPU控制控制并使用主存并使用主存 DMA控制控制并使用主存并使用主存t(2)周期挪用（或周期窃取）周期挪用（或周期窃取）DMA 访问主存有三种可能访问主存有三种可能 CPU 此时不访存此时不访存 CPU 正在访存正在访存 CPU 与与 DMA 同时请求访存同时请求访存此时此时 CPU 将总线控制权让给将总线控制权让给 DMA主存工作时间主存工作时间 CPU控制控制并使用主存并使用主存 DMA控制控制并使用主存并使用主存t(3)DMA 与与 CPU 交替访问交替访问主存工
6、作时间主存工作时间DMA控制控制并使用主存并使用主存CPU控制控制并使用主存并使用主存tCPU 工作周期工作周期C1 专供专供 DMA 访存访存C2 专供专供 CPU 访存访存所有指令执行过程中的一个基准时间所有指令执行过程中的一个基准时间不需要不需要 申请建立和归还申请建立和归还 总线的使用权总线的使用权C1 C2 二、二、DMA 接口的功能和组成接口的功能和组成1.DMA 接口功能接口功能(1)向向 CPU 申请申请 DMA 传送传送(2)处理总线处理总线 控制权的转交控制权的转交(3)管理管理 系统总线、系统总线、控制控制 数据传送数据传送(4)确定确定 数据传送的数据传送的 首地址和长
7、度首地址和长度(5)DMA 传送结束时，传送结束时，给出操作完成信号给出操作完成信号修正修正 传送过程中的数据传送过程中的数据 地址地址 和和 长度长度DMA接口接口主主存存CPU2.DMA 接口组成接口组成DMA 控控 制制 逻逻 辑辑 中中 断断 机机 构构设备设备HLDAARWCDARHRQ中中断断请请求求数数据据线线地地址址线线+1+1溢出信号溢出信号DREQDACKBR三、三、DMA 的工作过程的工作过程1.DMA 传送过程传送过程预处理、数据传送、后处理预处理、数据传送、后处理(1)预处理预处理通过几条输入输出指令预置如下信息通过几条输入输出指令预置如下信息 通知通知 DMA 控制
8、逻辑传送方向（入控制逻辑传送方向（入/出）出）设备地址设备地址 DMA 的的 DAR(设备号，启动设备号，启动)主存地址主存地址 DMA 的的 AR 传送字数传送字数 DMA 的的 WC预处理预处理：主存起始地址主存起始地址设备地址设备地址 传送数据个数传送数据个数启动设备启动设备DMADMADMA数据传送数据传送：继续执行主程序继续执行主程序同时完成一批数据传送同时完成一批数据传送后处理后处理：中断服务程序中断服务程序做做 DMA 结束处理结束处理继续执行主程序继续执行主程序CPU(2)DMA 传送过程示意传送过程示意允许传送？允许传送？主存地址送总线主存地址送总线数据送数据送I/O设备（或
9、主存设备（或主存）修改修改 主存地址主存地址修改修改 字计数器字计数器 数据块数据块传送结束？传送结束？向向CPU申请申请 程序中断程序中断DMA请求请求否否否否是是是是数据传送数据传送BR设备设备DMA 控控 制制 逻逻 辑辑 中中 断断 机机 构构ARWCDARDMA接口接口主主存存CPU+1+1(3)数据传送过程（输入）数据传送过程（输入）DREQHRQHLDA地地址址线线DACK数数据据线线溢出信号溢出信号中中断断请请求求写写入BR设备设备DMA 控控 制制 逻逻 辑辑 中中 断断 机机 构构ARWCDARDMA接口接口主主存存CPU+1+1DREQHRQHLDA地地址址线线DACK数
10、数据据线线溢出信号溢出信号中中断断请请求求(4)数据传送过程（输出）数据传送过程（输出）读(5)后处理后处理校验送入主存的数是否正确校验送入主存的数是否正确是否继续用是否继续用 DMA测试传送过程是否正确，错则转诊断程序测试传送过程是否正确，错则转诊断程序由中断服务程序完成由中断服务程序完成P208 例5.3 5.42.DMA 接口与系统的连接方式接口与系统的连接方式DMA接口接口1DMA接口接口2DMA接口接口nCPU主存主存DMA响应响应I/O总线总线数据线数据线地址线地址线DMA请求请求(1)具有公共请求线的具有公共请求线的 DMA 请求请求(2)独立的独立的 DMA 请求请求DMA接口
11、接口1DMA接口接口2DMA接口接口3CPU主存主存DMA响应响应1DMA请求请求1DMA响应响应2DMA请求请求2DMA响应响应3DMA请求请求3I/O总线总线数据线数据线地址线地址线3.DMA 方式与程序中断方式的比较方式与程序中断方式的比较(1)数据传送数据传送(2)响应时间响应时间(3)处理异常情况处理异常情况(4)中断请求中断请求(5)优先级优先级中断方式中断方式DMA 方式方式程序程序 硬件硬件指令执行结束指令执行结束 存取周期结束存取周期结束能能 不能不能低低 高高传送数据传送数据 后处理后处理 四、四、DMA 接口的类型接口的类型1.选择型选择型在在 物理上物理上 连接连接 多
12、个多个 设备设备在在 逻辑上逻辑上 只允许连接只允许连接 一个一个 设备设备设备地址寄存器设备地址寄存器控制状态寄存器控制状态寄存器数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器主存地址寄存器主存地址寄存器时序电路时序电路字计数器字计数器DMA接口接口CPU主存主存设备设备 1设备设备 2设备设备 n选选择择线线.系统总线系统总线2.多路型多路型在在 物理上物理上 连接连接 多个多个 设备设备在在 逻辑上逻辑上 允许连接允许连接 多个多个 设备同时工作设备同时工作设备设备设备设备设备设备DMA 接口接口CPU主存主存独立请求式独立请求式设备设备设备设备设备设备DMA 接口接口CPU主存主存链式链式3.多路型多路型 DMA 接口的工作原理接口的工作原理 T4T6 T7T2为磁盘为磁盘 服务服务T5T8T3为磁带为磁带 服务服务为打印为打印机服务机服务T15 s s DMA 请求请求打印机打印机tDMA 请求请求DMA 请求请求DMA 请求请求45 s s 磁带磁带tDMA 请求请求DMA 请求请求DMA 请求请求DMA 请求请求30 s s 磁盘磁盘t150us丨作业：5-175-25