DMA方式及其接口课件.pptx

DMA方式及其介面

DMA方式的基本概念直接記憶體訪問（DMA）方式是在外設和主存之間開闢一條“直接數據通道”，在不需要CPU干預也不需要軟體介入的情況下在兩者之間進行的高速數據傳送方式。在DMA傳送方式中，對數據傳送過程進行控制的硬體稱為DMA控制器。當外設需要進行數據傳送時，通過DMA控制器向CPU提出DMA傳送請求，CPU回應之後將讓出系統匯流排，由DMA控制器接管匯流排進行數據傳送。

DMA方式的基本概念DMA方式具有下列特點：(1)它使主存與CPU的固定聯繫脫鉤，主存既可被CPU訪問，又可被外設訪問；(2)在數據塊傳送時，主存地址的確定、傳送數據的計數等都由硬體電路直接實現；

DMA方式的基本概念(3)主存中要開闢專用緩衝區，及時供給和接收外設的數據；(4)DMA傳送速度快，CPU和外設並行工作，提高了系統的效率；(5)DMA在傳送開始前要通過程式進行預處理，結束後要通過中斷方式進行後處理。

DMA方式的基本概念DMA和中斷的重要區別為：(1)中斷方式是程式切換，需要保護和恢復現場；而DMA方式除了開始和結尾時，不佔用CPU的任何資源。(2)對中斷請求的回應時間只能發生在每條指令執行完畢時；而對DMA請求的回應時間可以發生在每個機器週期結束時。

DMA方式的基本概念(3)中斷傳送過程需要CPU的干預；而DMA傳送過程不需要CPU的干預，故數據傳輸速率非常高，適合於高速外設的成組數據傳送。(4)DMA請求的優先順序高於中斷請求。(5)中斷方式具有對異常事件的處理能力，而DMA方式僅局限於完成傳送數據塊的I/O操作。

DMA介面DMA介面相對於查詢式介面和中斷式介面來說比較複雜，習慣將DMA方式的介面電路稱為DMA控制器。

DMA介面在DMA傳送過程中，DMA控制器將接管CPU的地址匯流排、數據匯流排和控制匯流排，CPU的主存控制信號被禁止使用。而當DMA傳送結束後，將恢復CPU的一切權力並開始執行其操作。由此可見，DMA控制器必須具有控制系統匯流排的能力，即能夠像CPU一樣輸出地址信號，接收或發出控制信號，輸入或輸出數據信號。

DMA介面簡單的DMA控制器框圖

DMA介面DMA控制器主要由以下幾部分組成：?主存地址計數器?傳送長度計數器?數據緩衝寄存器?DMA請求觸發器?控制/狀態邏輯?中斷機構

DMA介面DMA控制器必須有下列引出線：(1)地址匯流排在DMA方式下，呈輸出狀態，可對主存進行地址選擇；在CPU方式下，呈輸入狀態，可對DMA控制器中的有關寄存器進行尋址。(2)數據匯流排在DMA方式下，用它進行數據傳送；在CPU方式下，可對DMA控制器的有關寄存器進行編程。

DMA介面(3)控制數據傳送方式的信號線。記憶體讀信號、記憶體寫信號、外設讀信號和外設寫信號。(4)DMA控制器與外設之間的聯絡信號線DMA請求信號和DMA回應信號。(5)DMA控制器與CPU之間的聯絡信號線匯流排請求信號和匯流排回應信號。

DMA介面DMA控制器與CPU及主存、外設之間的連接框圖

DMA介面下麵以外設將一個數據塊寫入主存的操作為例，簡述DMA控制器的操作過程。①由外設向DMA控制器發出DMA請求信號。②DMA控制器向CPU發出匯流排請求信號。③CPU向DMA控制器發出匯流排回應信號，此時，DMA控制器獲取了匯流排的控制權。

DMA介面④DMA控制器向外設發出DMA回應信號，表示DMA控制器已控制了匯流排，允許外設與主存交換數據。⑤DMA控制器按主存地址計數器的內容發出地址信號作為主存地址的選擇，同時主存地址計數器的內容加1。

DMA介面⑥DMA控制器發出信號到外設，將外設數據讀入數據緩衝寄存器，同時發出信號，將數據緩衝寄存器中的數據寫入選中的主存單元。⑦傳送長度計數器減1。重複⑤~⑦步驟，直到位元組計數器減到0為止，數據塊的DMA方式傳送工作宣告完成。這時，匯流排控制權交還CPU。

DMA介面DMA控制器的操作過程動畫

DMA傳送方法