【计算机组成原理】IO方式的“千变万化”——第四部分 
知识点 ● DMA的传送过程 DMA的传送操作主要分为三个阶段：预处理、数据传送和后处理。接下来我们分别对这三个阶段做一个简单介绍。 1）预处理：在这个阶段中，CPU通过指令向DMA发送必要的传送参数，由CPU完成一些必要的准备工作。首先，CPU执行几条I/O指令，用以测试I/O设备状态，向DMA控制器的有关寄存器置初值、设置传送方向、启动该设备等。然后，CPU继续执行原来的程序，直到I/O设备准备好发送的数据（输入情况）或接收的数据(输出情况）时，I/O设备向DMA控制器发送DMA请求，再由DMA控制器向CPU发送总线请求（有时将这两个过程统称为DMA请求)，用以传输数据。 2）数据传送：DMA 的数据传输可以以单字节(或字）为基本单位，也可以以数据块为基本单位。对于以数据块为单位的传送（如硬盘)，DMA占用总线后的数据输入和输出操作都是通过循环来实现的。需要指出的是，这一循环也是由DMA 控制器（而非通过CPU执行程序）实现的，即数据传送阶段完全由 DMA（硬件）控制。 3）后处理：DMA控制器向CPU发送中断请求，CPU执行中断服务程序做DMA结束处理，包括校验送入主存的数据是否正确、测试传送过程中是否出错（错误则转入诊断程序)及决定是否继续使用DMA传送其他数据块等。 ● DMA方式和中断方式的区别 DMA方式和中断方式的重要区别如下: ① 中断方式是程序的切换，需要保护和恢复现场；而DMA方式除了预处理和后处理，其他时候不占用CPU的任何资源。 ② 对中断请求的响应只能发生在每条指令执行完毕时（即指令的执行周期后);而对 DMA请求的响应可以发生在每个机器周期结束时(在取指周期、间址周期、执行周期后均可),只要CPU不占用总线就可被响应。 ③ 中断传送过程需要CPU的干预;而 DMA传送过程不需要CPU的干预，因此数据传输率非常高，适合于高速外设的成组数据传送。 ④ DMA请求的优先级高于中断请求。 ⑤ 中断方式具有对异常事件的处理能力，而DMA方式仅局限于传送数据块的I/O操作。 ⑥ 从数据传送来看，中断方式靠程序传送，DMA方式靠硬件传送。 终于结束了本章的基本内容啦，不知道现在大家对于I/O系统的知识了解多少，接下来我们针对本章的一些重难点再次做一个简单的总结并附上思维导图，快来试试看吧。 ● 什么是I/O系统？什么是输入，什么又是输出呢？ 输入/输出系统（Input / Output system，简称为I/O系统）是计算机系统中的主机与外部进行通信的系统。它由外围设备和输入输出控制系统两部分组成，是计算机系统的重要组成部分。 输入/输出是以主机为中心而言的，将信息从外部设备传送到主机称为输入，反之称为输出。 ● I/O方式有哪些呢？它们的基本特点又是什么？ I/O方式常用的有程序查询方式、程序中断方式、DMA方式。 1）程序查询方式：由CPU通过程序不断查询I/O设备是否已做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。 2）程序中断方式：只在I/O设备准备就绪并向CPU发出中断请求时才予以响应。 3）DMA方式：主存和I/O设备之间有一条直接数据通路，当主存和I/O设备交换信息时，无须调用中断服务程序。 ● 程序中断的工作流程包含哪些？ ① 中断请求:中断源向CPU发出中断信号 ② 中断判优:判断多个中断源的优先级 ③ 中断隐指令:完成关中断、保存断点、引出中断服务程序 ④ 中断向量:查询中断服务程序的入口地址 ⑤ 中断处理:执行中断服务程序最后恢复现场，中断返回 ● CPU响应中断的条件有哪些？ CPU 响应中断必须满足以下3个条件: ① 中断源有中断请求。 ② CPU 允许中断及开中断。 ③ 一条指令执行完毕，且没有更紧迫的任务。 ● DMA控制器的组成包含哪些？ ① 主存地址计数器：存放要交换数据的主存地址。 ② 传送长度计数器：记录传送数据的长度，计数溢出时，数据即传送完毕，自动发中断请求信号。 ③ 数据缓冲寄存器：暂存每次传送的数据。 ④ DMA请求触发器：每当I/O设备准备好数据后，给出一个控制信号，使DMA请求触发器置位。 ⑤ “控制/状态”逻辑：由控制和时序电路及状态标志组成，用于指定传送方向，修改传送参数，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：当一个数据块传送完毕后触发中断机构，向CPU 提出中断请求。 ● I/O设备有哪些编址方式?各有何特点？ I/O设备的编织方式包括统一编址和独立编址。 统一编址是在主存地址中划出一定的范围作为I/O地址，以便通过访存指令即可实现对I/O的访问，但主存的容量相应减少。 独立编址是指I/O地址和主存是分开的，I/O地址不占主存空间，但访存需专门的I/O指令。 思维导图 
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