263.CPU与接口数据的交换技术

在微机中,传送数据一般有4种方式:无条件方式、查询方式、中断方式、直接访问存储器(DMA)方式。

(1)无条件方式

无条件传送是一种最简单的传送方式,适合于外部设备总是处于就绪状态的情况。CPU在开始数据传送之前,不必关心外部设备的当前状态,直接可以对外部设备接口进行读写。也就是CPU在任何时候都可以向外部设备发送信息或者从外部设备接收信息。在外设还没处于就绪状态或外设发生故障时,就会产生数据错误或数据丢失。为了解决这一问题,人们考虑采用查询传送方式。

(2)查询方式

查询方式是CPU传送数据(包括读入和写入)之前,主动去检查外设是否“准备好”若没有准备好,则继续查其状态,直至外设准备好了,即确认外部设备已具备传送条件之后,才进行数据传送。具体作法是在程序中安排一段由输入/输出指令和测试指令以及转移指令组成的程序段。CPU使用测试指令和条件转移指令循环检测设备完成准备工作的状态。一旦设备“准备好”,CPU才执行传送指令,实现CPU与接口之间的数据交换。在查询传送方式中,CPU需要不断地查询外设的状态,极大地降低了CPU的利用率。为了提高CPU的利用率,提高输入/输出系统的可靠性以及实时性,可以采用中断传送方式。

(3)中断方式

为提高数据传输效率,需要改变CPU耗费大量时间查询外部设备状态的工作方式变外部设备的被动接收为主动请求。当外部设备没有做好数据传输准备时,CPU可以执行与数据传送无关的其他指令。一旦外部设备准备好,主动通过硬件信号向CPU提出传送请求的其他程序。

在原来被执行的程序看来,一个正常的执行过程被打断,因而称为中断传送。中断传送方式优点:当外设处于就绪状态时才向CPU请求输入或输出服务,不需要CPU花费大量时间去主动查询外设的工作状态,减少了大量的CPU等待时间。为了保证多个外部设备能够在需要时,准确及时地向CPU提出中断请求,一般需要设置专门的硬件控制电路,因此增加了硬件开销。

(4)直接存储器存取方式——DMA方式

直接存储器存取方式(Direct Memory Access),又称为DMA传送方式,对于高速的外设,以及成块交换数据的情况,例如,磁盘与内存之间交换信息,用程序或中断控制传送数据的方式显得速度太慢以及占用CPU大量时间。
采用DMA方式是用一个硬件DMAC(称DMA控制器)芯片来完成软件的工作。比如,内存地址的修改,字节长度的控制等,在这种方式下,CPU放弃数据总线、地址总线及控制总线的控制权,交给DMAC管理,使得外设和内存的信息传送速度能达到很高。

原文地址:https://www.cnblogs.com/ZanderZhao/p/11488623.html

时间: 2024-08-10 19:34:59

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