CPU与外设数据传输：无条件传送、查询、中断和DMA解析

"CPU与外设之间的数据传送方式是微机原理与接口技术中的重要课题，主要包括无条件传送、查询传送、中断传送和DMA（直接存储器访问）方式。本文主要探讨了无条件传送方式，这是一种最简单的程序控制传送方式，适用于低速I/O设备或者不需要等待时间的设备。在无条件传送过程中，CPU不检查外设状态，直接执行输入/输出指令。" 在无条件传送方式中，CPU执行IN指令进行输入操作时，数据已经由外设准备好并存储在三态缓冲器中。CPU的端口地址通过地址总线送到地址译码器，与[pic]和[pic]信号相"与"后，选通输入接口的三态缓冲器，数据通过数据总线传送到CPU。而执行OUT指令进行输出操作时，CPU将数据送至数据总线，通过地址总线和地址译码器选通输出锁存器，数据暂存后由锁存器输出到外设。 无条件传送的接口电路设计相对简单，通常包含数据缓冲寄存器和端口地址译码器。图2展示了一个具体的例子，8位锁存器作为输出口，数据的锁存由时钟信号CLK控制，通过反向驱动器驱动8个发光二极管。而三态缓冲器作为输入口，与8个开关相连，CPU选通缓冲器时可以读取开关状态。输入口和输出口共享A15作为选通信号，因此可以在同一端口进行输入和输出操作。 无条件传送方式虽然简单，但对外设和接口的要求较高，输入时外设必须准备好数据，输出时接口锁存器必须为空。因此，这种方式适用于那些能够确保“就绪”状态的设备和接口。 除此之外，其他数据传送方式如查询传送、中断传送和DMA各有特点。查询传送方式中，CPU会不断查询外设状态，直到外设准备就绪才进行数据交换，效率较低但适应性强。中断传送允许CPU在处理其他任务时被外设中断，从而高效地处理紧急事件。DMA方式则允许外设直接与内存交换数据，无需CPU干预，提高了数据传输速率，尤其适合大量数据传输的场合。 CPU与外设之间的数据传送方式的选择取决于设备速度、实时性需求和系统资源利用率等因素。理解这些基本的传输方式对于理解和优化计算机系统的性能至关重要。