微机原理课件 第5章 输入输出技术2-dma.ppt

中断控制 I/O的缺点 中断控制 I/O 克服了查询 I/O 的缺点，但为I/O 设备的服务仍靠软件实现，为完成一个字节（或字）数据的传送，必须 （1）暂停主程序，实现程序的转移； （2）保护和恢复有关寄存器内容； （3）执行I/O操作，并实现内存到累加器再到 端口之间的传送； （4）实现中断返回； 无法做到高速传送，故不能满足高速外设的需要。 直接存贮器存取(DMA) 直接存储器存取，无须CPU的介入，由DMA控制器（DMAC）直接控制数据的传送。 DMA传送需要使用系统的数据总线、地址总线和部分控制信号。 DMA传送期间，DMAC为系统的主控部件，获得总线控制权，CPU失去系统总线的控制权。 DMA的工作过程 1、外设向DMAC发出DMA传送请求。 2、DMAC通过连接到CPU的HOLD信号向CPU提出DMA请求。 3、CPU在完成当前总线操作后会立即对DMA请求做出响应。CPU的响应包括两个方面： 一方面，CPU将控制总线、数据总线和地址总线浮空，即放弃对这些总线的控制权； 另一方面，CPU将有效的HLDA信号加到DMAC上，用此来通知DMAC，CPU已经放弃了总线的控制权。 DMA的工作过程（续） 4、待CPU将总线浮空，即放弃了总线控制权后，由DMAC接管系统总线的控制权，并向外设送出DMA的应答信号。 5、由DMAC送出地址信号和控制信号，实现外设与内存或内存不同区域之间大量数据的快速传送。 6、DMAC将规定的数据字节传送完之后，通过向CPU发HOLD信号，撤消对CPU的DMA请求。CPU收到此信号，一方面使HLDA无效，另一方面又重新开始控制总线，实现正常取指令、分析指令、执行指令的操作。 在内存与外设之间进行DMA传送期间，DMAC控制器只输出地址及控制信号，数据传送直接在内存和外设端口之间进行，不经过DMAC； 对于内存不同区域之间的DMA传送，则应先用一个DMA存储器读周期将数据从内存的源区域读出，存入到DMAC的内部数据暂存器中，再利用一个DMA存储器写周期将该数据写到内存的目的区域中去。 DMA存储器写总线周期时序 PC机中DMA操作流向图 8237的性能概述 1、包含四个独立通道，有独立的地址寄存器和字节数寄存器； 而控制寄存器、状态寄存器为四个通道共用。 8237的性能概述 2、每个通道的DMA请求可以分别被允许/禁止。 3、每个通道的DMA请求有不同的优先权，可以通过程序设置为固定的或轮流的方式。 8237的性能概述 4、通道中地址寄存器的长度为16位，因而一次DMA传送的最大数据块的长度为64K字节。 8237的性能概述 5、8237有4种工作方式，分别为：单字节传送、数据块传送、请求传送、级连方式。 8237的性能概述 6、允许用EOP输入信号来结束DMA传送或重新初始化。 7、8237可以级连以增加通道数。 8237的内部组成与结构 1、四个独立的DMA通道 每个通道包含一个16位的基地址寄存器、一个16位的基字节数计数器、 一个16位的当前地址寄存器、一个16位的当前字节数计数器、一个8位的方 式寄存器。 方式寄存器接收并保存来自于CPU的方式控制字，使本通道能够 工作于不同的方式下； 8237的内部组成与结构 2、定时及控制逻辑电路 在DMA请求服务之前，根据初始化编程时设置的工作方式寄存器的内容及命令、在输入时钟的定时控制下，产生8237A的内部定时信号和外部控制信号； 8237的内部组成与结构 3、优先级编码逻辑 对通道进行优先级编码，确定在同时接收到不同通道的DMA请求时，能够确定相应的先后次序。通道的优先级可以通过编程确定为是固定的或轮流的。 8237的内部组成与结构 4、共用寄存器 除每个通道中的寄存器外，还包含一些共用的寄存器：1个16位的地址暂存寄存器、1个16位的字节数暂存寄存器、1个8位的状态寄存器、1个8位的命令寄存器、1个8位的暂存寄存器、1个4位的屏蔽寄存器和1个4位的请求寄存器等。 8237的内部组成与结构 8237的内部组成与结构 5、8237的数据引线，地址引线都有三态缓冲器，因而可以接也可以释放总线。 8237的工作时序 8237具有两种主要的工作周期，即空闲周期和有效周期，每个周期由若干时钟周期所组成。 8237的工作时序 1．空闲周期 当8237的任一通道均无DMA请求时，则处于空闲周期或称为SI状态。 8237的工作时序 空闲周期由一系列的时钟周期组成，在每一个时钟周期，8237只做两项工作： （1）采样各通道的DREQ请求输入线，只要无DMA请求，则其始终停留在SI状态； 8237的工