三级信息管理技术分章节考试要点5

九。输入输出系统。I/O系统的发展
I/O系统的发展大致可以分为五种方式，即程控I/O方式、中断方式、DMA方式、I/O通道方式和I/O处理器。
程序查询法和程序中断法适用于数据传输速率较低的外部设备。而DMA模式、通道模式和I/O处理器模式适用于具有高数据传输速率的设备。目前小型机和微机多采用程序查询、程序中断和DMA。通道模式和I/O处理器模式多用于中大型计算机。为了介绍方便，我们将通道模式和I/O处理器模式视为一种模式。
2。程序查询模式
程序查询模式也称为程序控制I/O模式。这样，CPU与外部设备之间的数据传输完全由计算机程序控制，在CPU的主动控制下进行。I/O时，CPU挂起主程序的执行，转向I/O的服务程序，根据服务程序中的I/O指令传输数据。
这是最简单、最经济的输入输出方式。只需要一点点硬件，所以几乎所有机器都有程序查询方法。特别是在小型机中，经常使用程序查询来实现低速设备的输入输出管理。
3。程序中断模式
“中断”的概念是计算机系统结构设计的一个重大变化。在程序中断模式下，一个外设的数据准备就绪后，“主动”向CPU发出请求中断的信号，请求CPU暂时中断当前工作，交换数据。当CPU响应这个中断时，它停止运行主程序，自动转移到设备的中断服务程序。当中断服务程序结束时，CPU返回到原来的主程序。其原理类似于调用子程序，然而，请求转移到中断服务子程序是由外部设备发送的。中断模式特别适用于随机服务。
4。DMA模式
(1)DMA模式的基本概念
直接访问内存的DMA模式是一种完全由硬件进行I/O交换的工作模式。这样，DMA控制器完全从CPU手中接管了总线的控制权，数据交换直接发生在内存和I/O设备之间，而不经过CPU。DMA模式通常用于高速传输数据组。DMA控制器将向存储器发送地址和控制信号，修改地址，计算传输的字数，并以中断方式向CPU报告传输操作的结束。DMA的主要优点是速度快。因为CPU根本不参与传输操作，省去了CPU取指令、取数据、发数据等操作。在数据传输的过程中，不像中断模式，需要保存场景，还原场景。内存修改，统计传输字数等。都不是通过软件实现的，而是直接通过硬件线路实现的。DMA有很多种，但每种DMA至少可以执行以下基本操作:①从外部设备发出DMA请求；
②响应请求，CPU将其工作改为DMA工作模式，DMA控制器从CPU手中接管总线的控制权；(3) DMA控制器对内存进行寻址，即确定数据传输的内存单元的头地址并统计数据传输的次数，执行数据传输操作；
④向CPU报告DMA操作结束。
(2)随着DMA技术的出现，外部设备可以通过DMA控制器直接访问内存，同时CPU也可以继续执行程序。那么DMA控制器和CPU如何共享内存呢？一般采用以下三种方法:①停止CPU访问；②定期拨款；
③DMA和CPU交替访问。
(3)基本DMA控制器
DMA控制器实际上是外部设备与系统总线之间的接口电路。该接口电路由中断接口和DMA机制组成。传统上，DMA模式的接口电路称为DMA控制器。①存储器地址计数器
用于存储要在存储器中交换的数据地址。在DMA传输之前，程序应该将存储器中数据的起始位置(第一个地址)发送到存储器地址计数器。当DMA传输时，每次交换数据时，地址计数器增加“1 ”,从而以递增的方式给出要在存储器中交换的一批数据的地址。②字计数器
用于记录传输数据块的长度(多少个字)。其内容也是在数据传输前由程序预设的，交换的字数通常以补码的形式表示。在DMA传输期间，每传输一个字，字计数器就增加“1”。当计数器溢出时，即该位产生进位时，表示数据传输完成，从而使DMA控制器向CPU发送中断信号。③数据缓冲寄存器