討論計算機體系結構中的資料傳輸方案？

在資料傳輸方案中，它可以提供一種在處理單元和I/O裝置之間傳輸資料的有效方法。在計算機中，資料傳輸發生在以下任意組合之間：CPU和記憶體、CPU和I/O裝置以及記憶體和I/O裝置。

計算機與許多不同速度的裝置介面。因此，I/O裝置可能不會在微處理器發出用於此目的指令後立即準備好傳輸資料。已經開發了許多資料傳輸方案來解決此問題。

資料傳輸方案的分類

資料傳輸方案已廣泛分為兩類：

程式化資料傳輸方案

在程式化資料傳輸方案中，資料傳輸在CPU和I/O裝置之間進行，由駐留在記憶體中的程式控制。在此方案中，程式由CPU執行。當需要傳輸有限數量的資訊時，使用此方案。

程式化資料傳輸方案的三種重要型別是：

  • 同步資料傳輸方案 - 當處理器和I/O裝置的速度匹配時，使用這種型別的程式化資料傳輸方案。一些合適的指令，如IN和OUT，用於I/O裝置的“到和從”資料傳輸。
  • 非同步資料傳輸方案 - 當I/O裝置和微處理器的速度不匹配時，以及當I/O裝置的時序特性不可預測時，使用這種型別的程式化資料傳輸方案。
  • 中斷驅動資料傳輸方案 - 在此程式化資料傳輸方案中，處理器啟用I/O裝置，然後繼續執行其原始程式，而不是浪費時間檢查I/O裝置的狀態。當I/O裝置準備好傳送和接收資料時，透過稱為“中斷線”的特定控制線通知處理器。

DMA資料傳輸方案

在DMA資料傳輸中，資料直接從記憶體傳輸到I/O裝置或反之亦然，無需經過微處理器。當需要傳送大量資料時，使用此方案。使用微處理器傳輸大量資料會消耗更多時間。因此，微處理器使用此DMA技術在I/O裝置和記憶體之間執行資料傳輸。

對於DMA傳輸，I/O裝置還必須包含生成控制訊號的電子電路。但是大多數I/O裝置都沒有配備此類設施。因此，為了解決此問題，製造商開發了一種單晶片可程式設計DMA控制器，用於將I/O裝置與微處理器介面以進行DMA傳輸。

更新於： 2021年7月27日

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