组成一个DMA控制器,实际上是采用DMA方式的外围设备与系统总[精选].ppt

三、基本的DMA控制器 1．DMA控制器的基本组成 一个DMA控制器，实际上是采用DMA方式的外围设备与系统总线之间的接口电路，这个接口电路是在中断接口的基础上再加DMA机构组成．习惯上将DMA方式的接口电路称为DMA控制器。下页图示出了一个最简单的DMA控制器组成示意图。 一个最简单的DMA控制器由以下逻辑部件组成： (1)内存地址计数器 用于存放内存中要交换的数据的地址。在DMA传送前，须通过程序将数据在内存中的起始位置(首地址)送到内存地址计数器。而当DMA传送时，每交换一次数据，将地址计数器加“1”，从而以增量方式给出内存中要交换的一批数据的地址。 (2)字计数器 用于记录传送数据块的长度(多少字数)。其内容也是在数据传送之前由程序预置，交换的字数通常以补码形式表示。在DMA传送时，每传送一个字，字计数器就加“1” ，当计数器溢出即最高位产生进位时，表示这批数据传送完毕，于是引起DMA控制器向CPU发中断信号。 (3)数据缓冲寄存器 用于暂存每次传送的数据(一个字)。当输入时，由设备(如磁盘)送往数据缓冲寄存器，再由缓冲寄存器通过数据总线送到内存。反之，输出时，由内存通过数据总线送到数据缓冲寄存器，然后再送到设备。 (4)“DMA请求”标志 每当设备准备好一个数据字后给出一个控制信号，使“DMA请求” 标志置“1”。该标志置位后向“控制/状态”逻辑发出DMA请求，后者又向CPU发出总线使用权的请求(HOLD)，CPU响应此请求后发回响应信号HLDA，“控制/状态”逻辑接收此信号后发出DMA响应信号，使“DMA请求”标志复位，为交换下一个字做好准备。 (5)“控制/状态”逻辑 由控制和时序电路以及状态标志等组成，用于修改内存地址计数器和字计数器，指定传送类型(输入或输出)，并对“DMA请求”信号和CPU响应信号进行协调和同步。 (6)中断机构 当字计数器溢出时(全0)，意味着一组数据交换完毕，由溢出信号触发中断机构，向CPU提出中断报告。这里的中断与上一节介绍的I/O中断所采用的技术相同，但中断的目的不同，前面是为了数据的输入或输出，而这里是为了报告一组数据传送结束。因此它们是I/O系统中不同的中断事件。 2.DMA数据传送过程 　　DMA的数据块传送过程可分为三个阶段：传送前预处理；正式传送；传送后处理。 　　预处理 由CPU执行几条输入输出指令，测试设备状态，向DMA控制器的设备地址寄存器中送入设备号并启动设备，向内存地址计数器中送入起始地址，向字计数器中送入交换的数据字个数。在这些工作完成后，CPU继续执行原来的主程序。 　　正式传送 当外设准备好发送数据(输入)或接受数据(输出)时，它发出DMA请求，由DMA控制器向CPU发出总线使用权的请求(HOLD)。下页图示出了停止CPU访内方式的DMA传送数据的流程图。 当外围设备发出DMA请求时，CPU在本机器周期执行结束后响应该请求，并使CPU的总线驱动器处于第二态(高阻状态)．之后，CPU与系统总线相脱离，而DMA控制器接管数据总线与地址总线的控制，并向内存提供地址． 于是，在内存和外围设备之间进行数据交换．每交换一个字，则地址计数器和字计数器加“l”，当计数值到达零时，DMA操作结束，DMA控制器向CPU提出中断报告 。 DMA的数据传送是以数据块为基本单位进行的，因此，每次DMA控制器占用总线后，无论是数据输入操作，还是输出操作，都是通过循环来实现的。当进行输入操作时，外围设备的数据(一次一个字或一个字节)传向内存；当进行输出操作时，内存的数据传向外围设备。 　　后处理 一旦DMA的中断请求得到响应，CPU停止主程序的执行，转去执行中断服务程序做一些DMA的结束处理工作。这些工作包括校验送入内存的数据是否正确；决定继续用DMA方式传送下去，还是结束传送；测试在传送过程中是否发生了错误等等。 基本DMA控制器与系统的连接方式： （1）公用的DMA请求方式；（2）独立的DMA请求方式，这与中断方式类似。 四、选择型和多路型DMA控制器 前面介绍的是最简单的DMA控制器，一个控制器只控制一个I／O设备．实际中经常采用的是选择型DMA控制器和多路型DMA控制器，它们已经被做成集成电路片子． 1.选择型DMA控制器 下页图是选择型DMA控制器的逻辑框图，它在物理上可以连接多个设备，而在逻辑上只允许接—个设备．换句话说，在某一段时间内只能为一个设备服务． 选择型DMA控制器工作原理与前面的简单DMA控制器基本相同．除了前面讲到的基本逻辑部件外，还有一个设备号寄存器．数据传送是以数据块为单位进行的，在每个数据块传送之前的预置阶段，除了用程序中I/O指令给出数据块的传送个数、起始地址、操作命令