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。