计算机系统通过执行通道程序完成数据,批量数据传送

数据传送是指数据在计算机内部或计算机之间或计算机系统与其他系统之间的传送操作[1]

。这里数据传送是指内存与外存和I/O设备之间的传送操作。批量数据传送是指内存与外存之间成批的传送数据，而不是一次传送一个字(节)。这有利于减少主机对 I/O 控制的干预，把主机从繁杂的 I/O 控制事务中解脱出来，以便更多地去完成数据处理任务。

中文名

批量数据传送

外文名

Batch data transfer

学    科

计算机目    的

解放主机、提高系统效率

定    义

成批传送数据

领    域

硬件设计、I/O控制

批量数据传送定义

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语音

计算机与外设之间进行数据传送有三种基本控制方式：查询方式、中断方式和DMA方式。其中前两种方式都是以字(节)为传送单位。而DMA属于批量数据传送方式。批量数据传送是指内存与外存之间成批的传送数据，而不需要CPU的干预，这也是批量数据传送方式出现主要动力。在计算机中，CPU资源是十分宝贵的，而CPU与外设运行速度不在一个数量级，因此，在 I/O 控制方式的整个发展过程中，始终贯穿着这样一条宗旨，即尽量减少主机对 I/O 控制的干预，把主机从繁杂的 I/O 控制事务中解脱出来，以便更多地去完成数据处理任务，提高系统效率。

批量数据传送数据传送方式

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批量数据传送传送方式

DMAC中主要包括一个控制状态寄存器、一个地址寄存器和一个字节计数器，在传送开始前先要对这些寄存器进行初始化，一旦传送开始，整个过程便全部由硬件实现，所以数据传送速率非常高。

DMA数据传送(以数据输入为例)按以下步骤进行：

(1)外围设备发选通脉冲，把输入数据送入缓冲寄存器，并使DMA请求触发器置1；

(2)DMA请求触发器向控制/状态端口发准备就绪信号，同时向DMA控制器发DMA请求信号；

(3)DMA控制器向CPU发出总线请求信号(HOLD)；

(4)CPU在完成了现行机器周期后，即响应DMA请求，发出总线允许(HLDA)，并由DMA控制器发出DMA响应信号，使DMA请求触发器复位。此时，由DMA控制器接管系统总线；

(5)DMA控制器发出存储器地址，并在数据总线上给出数据，随后在读/写控制信号线上发出写的命令；

(6)来自外设的数据被写入相应存储单元；

(7)每传送一个字节，DMA控制器的地址寄存器加1，从而得到下一个地址，字节计数器减1。回到(5)，传送下一个数据。如此循环，直到计数器的值为0，数据传送完毕。

DMA传送完毕，由DMAC撤消总线请求信号，从而结束DMA操作。CPU撤消总线允许信号，恢复对总线的控制。

批量数据传送通道控制方式

虽然 DMA 方式比起中断方式来已经显著地减少了 CPU 的干预，即已由以字(节)为单位的干预减少到以数据块为单位的干预，但 CPU 每发出一条 I/O 指令，也只能去读(或写)一个连续的数据块。而当我们需要一次去读多个数据块且将它们分别传送到不同的内存区域，或者相反时，则须由 CPU 分别发出多条 I/O 指令及进行多次中断处理才能完成。I/O 通道方式是 DMA 方式的发展， 它可进一步减少 CPU 的干预， 即把对一个数据块的读(或写)为单位的干预减少为对一组数据块的读(或写)及有关的控制和管理为单位的干预。同时，又可实现 CPU、通道和 I/O 设备三者的并行操作，从而更有效地提高整个系统的资源利用率。例如，当 CPU 要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向 I/O 通道发送一条 I/O 指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访问的 I/O 设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成 CPU 指定的 I/O 任务。[2]

批量数据传送查询传送

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批量数据传送查询方式

查询方式是通过执行输入/输出查询程序来完成数据传送的，工作原理是：当CPU启动外设工作后，不断地读取外设的状态信息进行测试，查询外设是否准备就绪，如外设准备好，则可以进行数据传送；否则，CPU继续读取外设的状态信息进行查询等待，直到外设准备好。

采用程序查询方式进行数据传送时，实际上在外设准备就绪之前，CPU一直处于等待状态，致使CPU的利用率较低。倘若CPU按这种方式与多个外设传送数据时，就需要周期性的依次查询每个外设的状态，浪费的时间就更多，CPU的利用率就更低。因此，这种方式适合于工作不太繁忙的系统。[3]

批量数据传送中断传送方式

中断传送方式是指当外设需要与CPU进行信息交换时，由外设向CPU发出请求信号，使CPU暂停正在执行的程序，转去执行数据的输入/输出操作，数据传送结束后，CPU再继续执行被暂停的程序。查询传送方式是由CPU来查询外设的状态，CPU处于主动地位，而外设处于被动地位。中断传送方式则是由外设主动向CPU发出请求，等候CPU处理，在没有发出请求时，CPU和外设都可以独立进行各自的工作。目前的微处理器都具有中断功能，而且已经不仅仅局限于数据的输入/输出，而是在更多的方面有重要的应用。例如实时控制、故障处理以及BIOS和DOS功能调用等。有关中断技术的具体内容将在下一节做介绍。

中断传送方式的优点是：CPU不必查询等待，工作效率高，CPU与外设可以并行工作；由于外设具有申请中断的主动权，故系统实时性比查询方式要好得多。但采用中断传送方式的接口电路相对复杂，而且，每进行一次数据传送就要中断一次CPU。CPU每次响应中断后，都要转去执行中断处理程序，都要进行断点和现场的保护和恢复，浪费了很多CPU的时间。故这种传送方式一般适合于少量的数据传送。对于大批量数据的输入/输出，可采用高速的直接存储器存取方式，即DMA方式。[4]

词条图册

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参考资料

1.

张效祥．计算机科学技术百科全书：清华大学出版社，2005

2.

汤子瀛．计算机操作系统：西安电子科技大学出版社，2010

3.

输入/输出的控制方式

．.tyut.edu.cn/[引用日期2017-06-18]

4.

CPU与外设之间数据传送的方式

．csxupt[引用日期2017-06-18]