直接存储器访问.pptx
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1、6.3 DMA方式方式 6.3.1 概述概述 直接存储器访问(直接存储器访问(直接存储器访问(直接存储器访问(Direct Memory AccessDirect Memory Access)不)不)不)不需要需要需要需要CPUCPU和软件介入,和软件介入,和软件介入,和软件介入,CPUCPU只负责启动而不参只负责启动而不参只负责启动而不参只负责启动而不参与传送过程,整个传送过程由与传送过程,整个传送过程由与传送过程,整个传送过程由与传送过程,整个传送过程由DMADMA控制器控制器控制器控制器(DMACDMAC)来控制,完全由硬件实现,数据传)来控制,完全由硬件实现,数据传)来控制,完全由硬件
2、实现,数据传)来控制,完全由硬件实现,数据传送速度快,主要用于需要高速大批量数据传送送速度快,主要用于需要高速大批量数据传送送速度快,主要用于需要高速大批量数据传送送速度快,主要用于需要高速大批量数据传送的场合的场合的场合的场合正常方式下:正常方式下:CPUCPU控制总线,包括数据总线(控制总线,包括数据总线(控制总线,包括数据总线(控制总线,包括数据总线(DBDB)、地址)、地址)、地址)、地址总线(总线(总线(总线(ABAB)和控制总线()和控制总线()和控制总线()和控制总线(CBCB)DMA方式下:方式下:CPUCPU让出总线的控制权(让出总线的控制权(让出总线的控制权(让出总线的控制
3、权(CPUCPU相应引脚输出置相应引脚输出置相应引脚输出置相应引脚输出置为高阻),而由为高阻),而由为高阻),而由为高阻),而由DMADMA控制器来接管这些总线,控制器来接管这些总线,控制器来接管这些总线,控制器来接管这些总线,负责负责负责负责DMADMA传送的全过程控制。传送的全过程控制。传送的全过程控制。传送的全过程控制。DMA的工作流程的工作流程 1DMA操作的基本方式操作的基本方式 把把把把CPUCPU不访问存储器的时间周期不访问存储器的时间周期不访问存储器的时间周期不访问存储器的时间周期“挪用挪用挪用挪用”来实现来实现来实现来实现DMADMA操作操作操作操作 DMACDMAC不用通知
4、不用通知不用通知不用通知CPUCPU就可直接使用总线就可直接使用总线就可直接使用总线就可直接使用总线 关键是如何识别合适的可挪用的周期关键是如何识别合适的可挪用的周期关键是如何识别合适的可挪用的周期关键是如何识别合适的可挪用的周期 产生特定信号产生特定信号产生特定信号产生特定信号特定状态特定状态特定状态特定状态CPUCPU不访问存储器不访问存储器不访问存储器不访问存储器外加电路识别外加电路识别外加电路识别外加电路识别不减慢不减慢不减慢不减慢CPUCPU,复杂,不连续不规则,复杂,不连续不规则,复杂,不连续不规则,复杂,不连续不规则方方方方法法法法(1 1)周期挪用方式)周期挪用方式)周期挪用方
5、式)周期挪用方式(2 2)周期扩展方式)周期扩展方式)周期扩展方式)周期扩展方式 专门的时钟发生器专门的时钟发生器专门的时钟发生器专门的时钟发生器 /驱动器电路。驱动器电路。驱动器电路。驱动器电路。CPUCPU的处理速度减慢,而且的处理速度减慢,而且的处理速度减慢,而且的处理速度减慢,而且CPUCPU时钟周期的加宽是有限时钟周期的加宽是有限时钟周期的加宽是有限时钟周期的加宽是有限的,一次只能传送一个字节的,一次只能传送一个字节的,一次只能传送一个字节的,一次只能传送一个字节 供给供给供给供给CPUCPU的时钟周期加宽,宽度相当于若干个正常的时的时钟周期加宽,宽度相当于若干个正常的时的时钟周期加
6、宽,宽度相当于若干个正常的时的时钟周期加宽,宽度相当于若干个正常的时钟周期,而供给存储器和钟周期,而供给存储器和钟周期,而供给存储器和钟周期,而供给存储器和DMACDMAC的时钟周期不变的时钟周期不变的时钟周期不变的时钟周期不变加宽时钟周期内加宽时钟周期内加宽时钟周期内加宽时钟周期内CPUCPU的操作不往下进行,用来的操作不往下进行,用来的操作不往下进行,用来的操作不往下进行,用来DMADMA操作操作操作操作(3 3)CPUCPU停机方式停机方式停机方式停机方式 DMACDMAC向向向向CPUCPU发出发出发出发出DMADMA请求信号请求信号请求信号请求信号HOLDHOLD CPUCPU在现行
7、的总线周期结束后让出总线控制权,并向在现行的总线周期结束后让出总线控制权,并向在现行的总线周期结束后让出总线控制权,并向在现行的总线周期结束后让出总线控制权,并向DMACDMAC发回发回发回发回DMADMA响应信号响应信号响应信号响应信号HLDA HLDA DMACDMAC接管总线进行数据传送接管总线进行数据传送接管总线进行数据传送接管总线进行数据传送 传送结束后,传送结束后,传送结束后,传送结束后,CPUCPU恢复对总线的控制,继续执行被中断恢复对总线的控制,继续执行被中断恢复对总线的控制,继续执行被中断恢复对总线的控制,继续执行被中断的程序的程序的程序的程序 可传送单字节,也可传送数据块可
8、传送单字节,也可传送数据块可传送单字节,也可传送数据块可传送单字节,也可传送数据块 CPUCPU利用率降低利用率降低利用率降低利用率降低 会影响会影响会影响会影响CPUCPU对中断等的响应对中断等的响应对中断等的响应对中断等的响应2DMA的传送方式的传送方式 每次请求只传送一个字节数据,占用一个总线周期每次请求只传送一个字节数据,占用一个总线周期每次请求只传送一个字节数据,占用一个总线周期每次请求只传送一个字节数据,占用一个总线周期 (1 1)单字节传送方式)单字节传送方式)单字节传送方式)单字节传送方式 一次请求可传送一组数据信息,所字节数由一次请求可传送一组数据信息,所字节数由一次请求可传
9、送一组数据信息,所字节数由一次请求可传送一组数据信息,所字节数由DMACDMAC初始化初始化初始化初始化时编程决定时编程决定时编程决定时编程决定 (2 2)成组传送方式)成组传送方式)成组传送方式)成组传送方式 每传送一个字节后,每传送一个字节后,每传送一个字节后,每传送一个字节后,DMACDMAC要检测(查询)外设原来发出要检测(查询)外设原来发出要检测(查询)外设原来发出要检测(查询)外设原来发出的的的的DMADMA请求信号是否继续有效,以决定是否继续传送请求信号是否继续有效,以决定是否继续传送请求信号是否继续有效,以决定是否继续传送请求信号是否继续有效,以决定是否继续传送 (3 3)请求
10、传送方式)请求传送方式)请求传送方式)请求传送方式查询传送方式查询传送方式查询传送方式查询传送方式3DMA系统的组成及功能系统的组成及功能 接接接接收收收收外外外外设设设设发发发发出出出出的的的的DMADMA请请请请求求求求信信信信号号号号DREQDREQ,并并并并能能能能向向向向CPUCPU发发发发出出出出总总总总线请求信号线请求信号线请求信号线请求信号HOLDHOLD组成组成:功能功能:DMAC 当当当当收收收收到到到到CPUCPU发发发发出出出出DMADMA响响响响应应应应信信信信号号号号HLDAHLDA后后后后,能能能能向向向向外外外外设设设设发发发发回回回回DMADMA服务认可信号服
11、务认可信号服务认可信号服务认可信号DACKDACK,接管系统总线,进入,接管系统总线,进入,接管系统总线,进入,接管系统总线,进入DMADMA方式方式方式方式 输出地址信息,对存储器寻址并修改地址指针;输出地址信息,对存储器寻址并修改地址指针;输出地址信息,对存储器寻址并修改地址指针;输出地址信息,对存储器寻址并修改地址指针;向存储器和外设发出相应的读向存储器和外设发出相应的读向存储器和外设发出相应的读向存储器和外设发出相应的读/写控制信号;写控制信号;写控制信号;写控制信号;控制传送的字节数,判断控制传送的字节数,判断控制传送的字节数,判断控制传送的字节数,判断DMADMA传送是否结束;传送
12、是否结束;传送是否结束;传送是否结束;DMA DMA传送结束后,结束传送结束后,结束传送结束后,结束传送结束后,结束DMADMA请求信号,释放总线,使请求信号,释放总线,使请求信号,释放总线,使请求信号,释放总线,使CPUCPU恢复对总线的控制权恢复对总线的控制权恢复对总线的控制权恢复对总线的控制权DMA方式数据传送示意图方式数据传送示意图 4PC微机的微机的DMA控制器控制器 系系系系统统统统板板板板上上上上采采采采用用用用一一一一片片片片可可可可编编编编程程程程DMAC8237ADMAC8237A,有有有有4 4个个个个独独独独立立立立可可可可编编编编程程程程DMADMA通通通通道道道道,
13、其其其其端端端端口口口口地地地地址址址址为为为为00H00H0FH0FH,分分分分别别别别控控控控制制制制DRAMDRAM的的的的刷刷刷刷新、预留用户、软磁盘接口和硬磁盘接口的新、预留用户、软磁盘接口和硬磁盘接口的新、预留用户、软磁盘接口和硬磁盘接口的新、预留用户、软磁盘接口和硬磁盘接口的DMADMA传送传送传送传送 PC/XTPC/XT微机微机微机微机系系系系统统统统板板板板上上上上采采采采用用用用两两两两片片片片8237A8237A级级级级连连连连,级级级级连连连连后后后后共共共共有有有有7 7个个个个独独独独立立立立的的的的可可可可编编编编程程程程DMADMA通道通道通道通道 PC/AT
14、PC/AT微机微机微机微机不不不不再再再再采采采采用用用用专专专专门门门门的的的的DMADMA芯芯芯芯片片片片,而而而而是是是是采采采采用用用用多多多多功功功功能能能能外外外外围围围围芯芯芯芯片片片片中中中中的的的的DMACDMAC实实实实现现现现DMADMA传传传传送送送送,有有有有8 8个个个个独独独独立立立立的的的的可可可可编编编编程程程程DMADMA通通通通道道道道,允允允允许许许许使使使使用全部用全部用全部用全部3232位总线宽度,系统的位总线宽度,系统的位总线宽度,系统的位总线宽度,系统的I/OI/O操作速度大大提高操作速度大大提高操作速度大大提高操作速度大大提高 80386803
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