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③DMA与CPU交替访问。
(3)基本的DMA控制器
一个DMA控制器实际上是采用DMA方式的外部设备与系统总线之间的接口电路。这个接口电路是在中断接口的基础上再加DMA机构组成。习惯上将DMA方式的接口电路称为DMA控制器。
①内存地址计数器
用于存放内存中要交换的数据地址。在DMA传送前,需通过程序将数据在内存中的起始位置(首地址)送到内存地址计数器。而当DMA传送时,每交换一次数据,将地址计数器加“1”,从而以增量方式给出内存中要交换的一批数据的地址。
②字计数器
用于记录传送数据块的长度(多少字数)。其内容也是在数据传送之间由程序预置,交换的字数通常以补码形式表示。在DMA传送时,每传送一个字,字计数器就加“1”,当计数器溢出即最高位产生进位时,表示这批数据传送完毕,于是引起DMA控制器向CPU发出中断信号。
③数据缓冲寄存器
用于暂存每次传送的数据(一个字)。当输入时,由设备(如磁盘)送往数据缓冲寄存器,再由缓冲寄存器通过数据总线送到内存。反之,输出时,由内存通过数据总线送到数据缓冲寄存器,然后再送到设备。
④“DMA请求”标志
每当设备准备好一个数据字后给出一个控制信号,使“DMA”请求标志置“1”。该标志置位后向“控制/状态”逻辑发出DMA请求,后者又向CPU发出总线使用权的请求(HOLD),CPU响应此请求后发回响应信号HLDA,“控制/状态”逻辑接收此信号后发出DMA响应信号,使“DMA请求”标志复位,为交换下一个字做好准备。
⑤“控制/状态”逻辑它由控制和时序电路,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。这里的中断与前面介绍的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。
5.通道方式
(1)通道的功能
DMA控制器的出现已经减轻了CPU对数据输入输出的控制,使得CPU的效率有显著的提高。而通道的出现则进一步提高了CPU的效率。这是因为通道是一个特殊功能的处理器,它有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制,而CPU将“传输控制”的功能下放给通道后只负责“数据处理”功能。这样,通道与CPU分时使用内存,实现了CPU内部运算与I/O设备的并行工作。
通道的基本功能是执行通道指令、组织外部设备和内存进行数据传输,按I/O指令要求启动外部设备,向CPU报告中断等,具体有以下五项任务:
①接受CPU的I/O指令,按指令要求与指定的外部设备进行通信;
②从内存选取属于该通道程序的通道指令,经译码后向设备控制器和设备发送各种命令;
③组织外部设备和内存之间进行数据传送,并根据需要提供数据中间缓存的空间,以及提供数据存入内存的地址和传送的数据量;
④从外部设备得到设备的状态信息,形成并保存通道本身的状态信息,根据要求将这些状态信息送到内存的指定单元,供CPU使用;
⑤将外部设备的中断请求和通道本身的中断请求,按次序及时报告CPU。
(2)通道类型
根据通道的工作方式,通道可分为:①选择通道。②数组多路通道。③字节多路通道。④通道适配器。
6.外部设备
外部设备分为输入设备、输出设备、输入输出兼用设备、外存设备、数据通信设备和过程控制设备等。
①输入设备②输出设备③汉字设备
④数据通信设备
⑤过程控制设备
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