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2011年计算机三级网络技术考试要点(7)

时间:2011-02-25 10:03 来源:http://www.lxttv.com 作者:中国商旅视频网 点击:
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2011年计算机三级网络技术考试要点(7) 输入与输出系统 1.输入输出系统的发展输入输出系统的发展大致分为五种方式,即程序控制的输入输出方式、中断方式,DMA方式、输入/输出通道方式和I/O处理机等五种方式。程序查询方式和程序中断方式适用于数据传输率比较

  2011年计算机三级网络技术考试要点(7) 输入与输出系统

  1.输入输出系统的发展输入输出系统的发展大致分为五种方式,即程序控制的输入输出方式、中断方式,DMA方式、输入/输出通道方式和I/O处理机等五种方式。程序查询方式和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外部设备。而DMA方式、通道方式和I/O处理机方式适用于数据传输率比较高的设备。目前,小型机和微型机大都采用程序查询方式、程序中断方式和DMA方式。通道方式I/O处理机方式大都用在中、大型计算机中。为了介绍方便,我们把通道方式和I/O处理机方式视为一种方式。2.程序查询方式程序查询方式又叫程序控制I/O方式。在这种方式中,数据在CPU和外部设备之间的传送完全靠计算机程序控制,是在CPU主动控制下进行的,当输入/输出时,CPU暂停执行主程序,转去执行输入/输出的服务程序,根据服务程序中的I/O指令进行数据传送。这是一种最简单、最经济的输入/输出方式。它只需很少的硬件,因此几乎所有的机器都具有程序查询方式。特别是在微、小型机中,常用程序查询方式来实现低速设备的输入输出管理。

  3.程序中断方式“中断”概念的提出,是计算机系统结构设计中的一个重大变革。在程序中断方式中,某一外设的数据准备就绪后,它“主动”向CPU发请求中断的信号,请求CPU暂时中断目前的工作而进行数据交换。当CPU响应这个中断时,便暂停运行主程序,并自动转移到该设备的中断服务程序。当中断服务程序结束以后,CPU又回到原来的主程序。其原理和调用子程序相仿,不过,这里要求转移到中断服务子程序的请求是由外部设备发出的。中断方式特别适合于随机出现的服务。

  4.DMA方式(1)DMA方式的基本概念直接访问内存DMA方式,是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。在这种方式中,DMA控制器从CPU中完全接管对总线的控制,数据交换不经过CPU,而直接在内存储器和I/O设备之间进行。DMA方式一般用于高速地传送成组的数据。DMA控制器将向内存发出地址和控制信号、修改地址、对传送的字的个数计数,并且以中断方式向CPU报告传送操作的结束。DMA方式的主要优点是速度快。由于CPU根本不参加传送操作,因此就省去了CPU取指令、取数、送数等操作。在数据传送过程中,也不象中断方式那样,要进行保存现场、恢复现场之类的工作。内存地址修改、传送字个数的计数等,也不是由软件实现,而是用硬件线路直接实现的。DMA的种类很多,但各种DMA至少能执行以下一些基本操作:

  ①从外部设备发出DMA请求;

  ②CPU响应请求,把CPU工作改成DMA操作方式,DMA控制器从CPU接管总线的控制;

  ③由DMA控制器对内存寻址,即决定数据传送的内存单元首地址及数据传送个数的计数,并执行数据传送的操作;

  ④向CPU报告DMA操作的结束。

  (2)DMA技术的出现,使得外部设备可以通过DMA控制器直接访问内存,与此同时,CPU可以继续执行程序。那么DMA控制器与CPU怎样分时使用内存呢?通常采用以下三种方法:

  ①停止CPU访问

  ②周期挪用;

  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

文章标签: 职业教育 技能考试

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