微机技术作业第4章_微型计算机和外设的数据传输

4.5 CPU 和输入/输出设备之间传送的信息主要有三类：数据信息、控制信息和状态信息。数据信息是实际的数据，如文件、图像或指令；控制信息用来指示外设执行特定的操作，例如启动、停止、读取或写入；状态信息反映了外设当前的工作状态，如是否准备好接收数据或是否已完成传输。 4.6 端口是CPU与外设通信的通道，分为输入端口和输出端口。通常有I/O端口、内存端口和控制端口。计算机对I/O端口编址有两种方法：独立编址和存储器映射I/O。8086/8088系统中采用的是存储器映射I/O，即将I/O端口地址映射到内存地址空间的一个区域。 4.7 有时候允许两个端口对应一个地址，是因为可以使用端口复用技术，通过特定的控制信号来切换不同功能的端口。 4.8 CPU和外设间的数据传送方式主要有以下几种：无条件传送、条件传送（查询方式）、中断方式和DMA方式。选择传输方式主要依据设备的速度、实时性需求以及系统的复杂性。 4.9 无条件传送常用于简单的数据传输，例如定时器或计数器的数据加载。工作原理是CPU直接将数据写入外设，无需等待任何条件。 4.10 条件传送（查询方式）的工作原理是CPU不断查询外设的状态，判断是否满足传输条件。当条件满足时，CPU开始数据传输。主要用在对实时性要求不高的场合。 4.11 查询式输入的程序设计需要不断循环检查状态端口，直到状态标志表明数据准备就绪，然后读取输入数据。 4.12 查询方式的优点是结构简单，但缺点是效率低，因为它会占用CPU时间。中断方式通过硬件中断信号，可以在数据准备好时立即通知CPU，从而提高效率。 4.13 中断方式的接口电路通常包含中断请求和中断服务两个阶段，CPU响应中断后，执行中断处理程序，完成数据传输。 4.14 可屏蔽中断的响应和执行过程包括中断请求、中断响应、保护现场、执行中断处理程序、恢复现场和中断返回等步骤。 4.15 解决中断优先级的方法有硬件优先级和软件优先级。硬件优先级通过硬件电路实现，响应速度快，但扩展性较差；软件优先级则通过软件调度，灵活但响应速度慢。 4.16 相比于DMA方式，中断传输方式的主要不足在于CPU仍然需要参与数据传输过程，这可能会增加传输延迟。 4.17 DMA方式单个数据传输的全过程包括：DMA请求、CPU暂停当前操作、DMA控制器获取总线控制权、数据传输、DMA结束并释放总线控制权、CPU继续原操作。 4.18 DMA控制器的地址线双向是为了既能接收内存地址（从CPU），也能向地址总线发送地址（传输数据时）。传输数据前，CPU向DMA控制器传输源/目标地址；传输数据时，DMA控制器根据这些地址在内存和外设之间直接传输数据。 4.19 DMA传输程序设计中，需要包括初始化DMA控制器、设置传输参数、启动传输、处理中断等模块。下面是一个简单的DMA数据块输出程序段示例： 1. 初始化DMA控制器，设定数据源地址、目标地址、传输字节数。 2. 设置DMA传输模式和方向。 3. 启动DMA传输。 4. 当DMA传输完成后，处理中断，更新状态或进行其他操作。 4.20 在查询方式中，通过循环查询外设状态启动数据传输；中断方式中，由外设发送中断请求启动；DMA方式中，由DMA控制器向CPU发送请求启动数据传输。