计算机的I/O控制方式

通常采用的有三种I/O控制方式：程序控制方式、中断控制方式和直接存储器存取方式。 在进行微机控制系统设计时，可按不同要求来选择各外围设备的控制方式。 1.程序控制方式 程序控制I/O方式是指CPU和外围设备之间的信息传送是在程序控制下进行的。它又可分为无条件I/O方式和查询式I/O方式。 （1）无条件I/O方式 无条件传送方式的工作原理如图1所示。 图1 无条件传送方式I/O接口的电路原理图 （2）查询式I/O方式 查询式I/O方式也称为条件传送方式。按查询式I/O方式传送信息时，CPU和外围设备的I/O接口除需设置数据端口外，还要有状态端口。查询式I/O接口电路的原理框图如图2所示。 图2 查询式I/O方式接口电路的原理框图 查询式I/O方式是微机控制系统中经常采用的方式。假设某微机控制系统中采用查询式对1＃、2＃、3＃三个外围设备进行I/O管理，其查询和I/O处理的简化程序流程图如图3所示。 图3 查询式I/O处理简化程序流程图 2.中断控制I/O方式 为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，可以采用中断控制I/O方式。 在中断传送时的接口电路如图4所示。 图4 中断传送方式的接口电路 微机控制系统中，可能设计有多个中断源，且多个中断源可能同时提出中断请求。多重中断处理必须注意如下四个问题： （1）保存现场和恢复现场。 （2）正确判断中断源。 （3）实时响应。 （4）按优先权顺序处理。 3.直接存储器存取（DMA）方式 利用中断方式进行数据传送，可以大大提高CPU的利用率。但在中断方式下，仍必须通过CPU执行程序来完成数据的传送。每进行一次数据传送，就要执行一次中断过程，其中保护和恢复断点、保护和恢复寄存器内容的操作与数据传送没有直接关系，但会花费掉CPU的不少时间。  DMA的工作流程如图5所示。 图5 DMA的工作流程图 实现上述操作的DMA控制器的硬件框图如图6所示。 图6 DMA控制器框图 图7 8237A的内部编程结构和外部连接