《直接存储器访问》课件.pptVIP

*****************什么是直接存储器访问?直接存储器访问(DMA)一种允许外设直接访问内存，无需CPU中介的机制。数据传输DMA使外设能够直接读取或写入内存数据，提高数据传输效率。直接存储器访问的工作原理1CPU请求CPU向DMA控制器发出DMA请求2DMA控制器DMA控制器接收请求并控制数据传输3数据传输DMA控制器直接从外设或内存中读取数据，写入目标内存或外设4传输完成传输完成后，DMA控制器通知CPU直接存储器访问的特点1高速数据传输直接存储器访问能够以高速度将数据直接传输到内存中，无需经过CPU的干预，从而提高数据传输效率。2CPU负担减轻通过将数据传输任务交给DMA控制器，CPU可以专注于执行其他任务，有效降低CPU的负担。3提高系统吞吐量直接存储器访问能够提高系统数据传输速度，从而提升系统的整体吞吐量，并提高系统性能。直接存储器访问的作用直接存储器访问可以提升数据传输速度，减少CPU的负担。直接存储器访问可以提高系统效率，减少数据传输的延迟。直接存储器访问可以扩展系统功能，支持更复杂的硬件配置。直接存储器访问的优点提高系统性能直接存储器访问直接将数据传输到内存，绕过了CPU的中间环节，从而提高数据传输效率，提升系统性能。减轻CPU负担直接存储器访问将数据传输的任务委托给DMA控制器，释放了CPU来执行其他任务，降低了CPU的负担。提高数据吞吐量直接存储器访问可以连续传输大量数据，无需CPU的介入，从而提高数据传输效率，增加数据吞吐量。直接存储器访问的应用场景数据采集在实时数据采集系统中，DMA可以用于将来自传感器或其他设备的数据快速地传送到内存中，以进行实时处理。图像处理DMA可以用于将图像数据从摄像头或其他图像采集设备传送到内存中，以进行图像处理和显示。网络通信DMA可以用于将网络数据包从网络接口卡传送到内存中，以进行网络通信和数据处理。DMA控制器的组成DMA控制器是负责管理和执行直接内存访问操作的硬件电路。DMA控制器通常由以下几个主要部分组成：地址产生器：负责产生源地址和目标地址，用于数据传输过程中的地址访问。数据缓冲区：用于暂存从外设读取或向外设写入的数据，以保证数据传输的连续性。计数器：用于记录已传输的数据量，以确保数据传输的完整性。控制逻辑：负责控制DMA传输的启动、停止、暂停、以及错误处理等操作。中断逻辑：用于在DMA传输完成后或发生错误时向CPU发出中断信号。DMA传输的工作流程1设备请求外设向DMA控制器发送请求，要求传输数据。2DMA控制器接收请求DMA控制器接收外设的请求并检查是否满足传输条件。3设置传输参数DMA控制器设置传输参数，包括源地址、目标地址、传输长度等。4数据传输DMA控制器直接控制数据从源地址到目标地址的传输。5传输完成数据传输完成后，DMA控制器通知外设传输完成。DMA传输的类型单通道DMA一次只允许一个外设进行DMA传输。多通道DMA允许多个外设同时进行DMA传输，提高系统效率。单通道DMA和多通道DMA1单通道DMA一次只能处理一个外设的传输请求。2多通道DMA可以同时处理多个外设的传输请求，提高效率。DMA传输的仲裁方式固定优先级每个设备都有一个固定的优先级,优先级高的设备可以先访问总线。轮询按顺序轮流分配总线访问权,每个设备都有机会访问总线。竞争设备之间通过竞争来获得总线访问权,获胜的设备可以访问总线。DMA传输的数据块大小数据块大小描述字节DMA传输中最小的数据单位，通常为1字节或2字节。字CPU数据总线一次传输的单位，通常为2字节或4字节。块一次DMA传输的数据量，可以是多个字节、字或页。页内存管理单元的最小管理单位，通常为4KB。DMA传输的工作模式单次传输DMA控制器一次性传输一个数据块，然后等待下一个传输请求。链式传输DMA控制器在传输完一个数据块后，自动开始传输下一个数据块，直到所有数据块都传输完毕。循环传输DMA控制器在传输完一个数据块后，回到起始地址，循环传输数据。DMA传输的请求和响应1请求外设向DMA控制器发出请求，需要传输数据2确认DMA控制器确认请求，开始传输数据3响应DMA控制器完成传输后，向外设发送响应DMA传输的地址产生地址生成器DMA控制器包含地址生成器，用于产生访问内存和外设的物理地址。地址计数器地址计数器根据传输模式和数据块大小自动递增或递减，实现连续的内存或外设地址访问。DMA传输的终止条件传输完成标志当DMA控制器将数据全部