第五周课【课题】输入/输出信息传送控制方式E目标】1. 了解几种基本的输入输出信息传送控制方式2. 丫解各种传送方式的原理E重点】程序査询方式，程序中断方式【难点3 DMA方式，通道控制方式【课时3 2课时【教学方法】【内容与过程3一. 复习上节课内容并提问计算机输入/输出接口的概念，组成和功能二. 输入/输出信息传送控制方式简介主机和外设之间的信息传送控制方式，经历了由低级到高级、简单到复杂、 由集中管理到各部分分散管理的发展过程按其发展的先后次序和主机与外设并 行工作的程度，可以分为以下四种1. 程序查询方式：程序查询方式是一种程序直接控制方式，这是主机和外设间进行信息交换的 最简单方式，输入和输出完全是通过CPU执行程序来完成的I/O传送数据还可 分为同步方式和异步方式优点：结构简单，只需要少量的硬件电路即可缺点：•是由于CPU的速度远远高于外设，因此在查询中CPU通常处于等待 状态，使系统效率大大降低• CPU在一段时间内只能和一台外设交换信息，其他设备不能同时工 作•不能发现和处理预先无法估计的错误和异常情况2. 中断处理方式（程序中断方式）：主机启动外设后无需等待奔询，而是 继续执行原来的程序，外设在做好输入/输出准备时，向主机发中断请求，主机 接到请求后就暂时中止原来执行的程序，转去执行中断服务程序一一对外部请求 进行处理，在中断处理完毕后返回原来的程序继续执行。
适用于中、低速外设中断处理过程实际上是程序的切换过程，即从现行程序切换到中断服务程 序，再从中断服务程序返回到现行程序CPU每次执行中断服务程序前总要保护 断点和保护现场，执行完中断服务程序返回现行程序之前又要恢复现场，恢复断 点3. DMA方式：（直接存储器存取）中断方式利用程序保护和恢复现场，再加上执行中断服务程序，占用主机 时间过多，有时候不但CPU的工作效率很低，而且可能丢失数据因此提出一 种新的I/O控制方式——直接存储器访问方式，简称DMA方式，使得设备与存 储器直接交换数据，不再经过CPU,不破坏CPU现场，也就不需要保护现场和 恢复现场DMA控制器代行CPU部分职能，大大加速了数据传输过程，减少了 CPU管 理I/O的负担，提高了高速设备传送数据的可靠性两类DMA： 一种是专用DMA,该方式速度高，另一种是通用DMA,几台 设备共用该DMA控制器，提高了设备利用率，但数据传输速度上受影响DMA方式传送数据原理：主机响应设备的DMA请求后，交出总线控制权，由DMA控制器代替CPU 控制主存读写操作DMA控制器主要包括交换数据的主存单元地址寄存器，设 备地址寄存器，交换数据的缓冲寄存器，交换数据的字数计数器，控制和状态寄 存器等。
DMA工作过程：也就是说它不像前两种方式那样通过CPU执行程序，将外设的数据送入内 存，或将N存的数据送到外设输出，而是直接（不通过CPU）由接口硬件控制系 统总线与内存进行数据交换DMA方式是在主存和外设之间开辟直接的数据通路，可以进行基本上不需 要CPU介入的主存和外设之间的信息传送，输入时由外设直接写入内存，输出 时由内存传送至外设，这样不仅能保证CPU的高效率，而且能满足高速外设的 需要这种方式只能进行简单的数据传送操作，在数据块传送的起始和结束时还 需CPU及中断系统进行预处理和后处理4. I/O通道控制方式：在大型计算机系统中，所连接的I/O设备数量多，输入输出频繁，要求整体 的速度快，单纯依靠主CPU采取程序中断和DMA等控制方式已经不能满足要求， 于是通道控制方式被引入计算机系统I/O通道控制方式是DMA方式的进一步发展，在系统中设有通道控制部件， 每个通道挂若干外设，主机在执行I/O操作时，只需要启动有关通道，通道将执 行通道程序，从而完成I/O操作通道是一个具有特殊功能的处理器，它能独立地执行通道程序，产生相应 的控制信号，实现对外设的统一管理和外设与主存之间的数据传送，但它不是一 个完全独立的处理器。
他要在CPU的I/O指令指挥下才能启动，停止或改变工作 状态，是从属于CPU的一个专用处理器一个通道执行输入/输出过程全部由通道按照通道程序自行处理，不论交换 多少信息，只打扰CPU两次（启动和停止时）因此，主彳儿，外设和通道可以并 行工作，而且一个通道可以控制多台不同类型的设备按照通道独立于主机的程度，可分为结合型通道和独立型通道两种类型 结合型通道结构简单，成本较低，功能较弱独立型通道完全独立于主机对外设 进行管理和控制，这种通道功能强，但设备成本高•字节多路通道：简单的共享通道，用于连接与管理多台低速设备，以字 节交叉方式传送信息•选择通道：又称为高速通道，在物理上它也可以连接多个设备，但这些 设备不能同时工作，在一段时间内通道只能选择一台设备进行数据传 送，此时该设备可以独占整个通道•数组多路通道：是把字节多路通道和选择通道的特点结合起来的一种通 道结构数组多路通道有多个子通道，既可以执行多路通道程序，即像 字节多路通道一样，所有子通道分时共享总通道，又可以用选择通道那 样的方式成组地传送数据，既具有多路并行操作的能力，又具有很高的 数据的传输速率，使通道的效率充分得到发挥目前，小型，微型机大多采用程序査询方式，程序中断方式和DMA方式， 大，中型机多采用通道方式。
小结】程序査询方式，程序中断方式 DMA方式，通道控制方式【作业】记忆理解四种输入/输出信息传送控制方式 【课后记】本次课复习与巩固__晚自习内容 【课时】1课时 【内容与过程】一复习本次课知识点二提问并解答三习题训练并讲解1. 实现输入/输出数据传送控制方式分为： 2. 通道的类型包括 和 .3. 主机、外设不能并行工作的方式是 .4. DMA方式是在 之间建立直接的数据通路5. 字节多路通路上可连接若干低速设备，其数据传送是以 为单位进行的6. 计算机直接存储器存取传送方式就是 .7. 主机与设备传送数据时，采用 ，主机与设备不能并行工作8. 下述I/O控制方式中， 主要由硬件实现9. 一个完整的DMA操作过程大致可分为3个阶段,分别是 ,_10. 和 ,具有输入及输出功能四本课小结。