DMA方式和通道方式.pptx
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1、6.6 直接存直接存储器存取(器存取(DMA)2一、基本概念一、基本概念 DMA(Direct Memory Access)直接存直接存储器存取器存取在主存在主存储器和外器和外设之之间直接直接进行数据交行数据交换,不需要,不需要CPU的程的程序干序干预。通。通过专门的硬件装置的硬件装置DMA控制器(控制器(DMAC)来)来进行控制,并借用系行控制,并借用系统总线作作为信息的信息的传送通道。送通道。除事先除事先设置置DMAC需要需要CPU介入外,一旦启介入外,一旦启动DMA传送,送,则完全由硬件自完全由硬件自动操作完成,整个操作完成,整个传送送过程不再需要程不再需要CPU的的干干预。在微机系在微
2、机系统中,中,DMAC有双重身份有双重身份:在在CPU掌管掌管总线时,它是,它是总线上的上的被控被控设备(I/O设备),),CPU可以可以对它它进行行I/O读和和I/O写;写;在在DMAC接管接管总线时,它是,它是总线的的主控主控设备,通,通过系系统总线来来控制存控制存储器和外器和外设直接直接进行数据交行数据交换。4二、二、DMA的的传送方式送方式1.周期挪用方式周期挪用方式 当当DMA要求要求访问主存主存时,如果,如果CPU也要也要访问主存,主存,则CPU暂时停停顿一个存一个存储周期。一个数据周期。一个数据结束后,束后,CPU立即立即继续运运行。也称行。也称单字字传送送方式。方式。适用:主存
3、适用:主存储器工作速度高出器工作速度高出I/O设备较多多时。可以提高主。可以提高主存的存的时间利用率,利用率,对CPU程序程序执行的影响行的影响较小。小。CPU访存访存读盘(写盘)读盘(写盘)周期挪用周期挪用CPU处理内部事务处理内部事务DMA访存访存主存工作时间主存工作时间t5二、二、DMA的的传送方式送方式2.CPU暂停停访问方式方式 当当DMA传送数据送数据时,CPU停止工作,把主存使用停止工作,把主存使用权交交给DMA控制控制逻辑。在。在这批批数据数据传送送结束后,束后,DMA再交再交还主存使主存使用用权。也称成。也称成组传送方式。送方式。适用:适用:I/O设备的数据的数据传输率接近主
4、存率接近主存储器的工作速度。器的工作速度。读盘(写盘)读盘(写盘)CPU访存访存DMA访存访存可供可供CPU访问访问DMA工作工作可供可供CPU访问访问读盘(写盘)读盘(写盘)t主存工作时间主存工作时间6二、二、DMA的的传送方式送方式3.DMA与与CPU交替交替访存方式存方式“透明的透明的DMA方式方式”适用:外适用:外设的工作周期接近主存的存取周期的工作周期接近主存的存取周期CPU访存访存DMA访存访存1234主存工作时间主存工作时间t7三、三、DMA接口接口组成成 主存地址寄存器主存地址寄存器 块长计数器数器 设备数据地址寄存器数据地址寄存器 命令状命令状态寄存器寄存器 数据数据缓冲寄存
5、器冲寄存器 DMA控制控制逻辑 中断控制中断控制逻辑 端口端口译码vDMA接口接口负责申申请、控制、控制总线,控制,控制DMA传送送vDMA接口的基本模型(接口的基本模型(图6.39)8三、三、DMA接口接口组成成中断逻辑中断逻辑DMA逻辑逻辑数据块长计数器数据块长计数器端口译码端口译码命令状态命令状态寄存器寄存器数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器主存地址主存地址寄存器寄存器设备数据地址设备数据地址寄存器寄存器 外设外设 -1 1中断向量中断向量ABDB中断请求中断请求中断应答中断应答DMA请求请求DMA应答应答MMRDMMWR四、四、DMA过程程 包括:包括:1 初始化、初始化、2 DMA传送、送
6、、3 结束束处理。理。1.初始化,包括:初始化,包括:中断初始化(中断初始化(设置中断向量,允置中断向量,允许中断等)中断等)对DMA接口接口设置参数:置参数:主存主存缓冲区首地址冲区首地址传送的数据送的数据块长度度外外设地址地址启启动命令及命令及传送方向送方向设置中断向量设置中断向量消除屏蔽位消除屏蔽位开中断开中断CPU内存首地址内存首地址=接口主存地址寄存器接口主存地址寄存器外设数据地址外设数据地址=接口外设地址寄存器接口外设地址寄存器数据块长度数据块长度=接口块长计数器接口块长计数器读读/写及启动命令写及启动命令=接口命令寄存器接口命令寄存器启动磁盘启动磁盘中断初始化中断初始化DMA初始
7、化初始化DMA接口接口10四、四、DMA过程程2.DMA传送(以送(以输入入为例)例)DMA请求求 当当输入数据已准入数据已准备好,接口好,接口缓冲寄存器已冲寄存器已满时,接口通,接口通过DMA请求求逻辑向向CPU发DMA请求;求;DMA响响应 CPU接到接到DMA请求,在当前内存周期求,在当前内存周期结束后,将束后,将总线输出端置出端置成高阻成高阻态,发出出DMA应答信号,将答信号,将总线控制控制权交交给DMA控制器控制器 DMA访问内存内存 接口接到接口接到应答信号后,接管答信号后,接管总线使用使用权,将接口中主存地址送,将接口中主存地址送地址地址总线,将存,将存储器器读写信号送控制写信号
8、送控制总线,完成一次数据,完成一次数据传送。送。每次每次DMA传送后,接口中主存地址自增送后,接口中主存地址自增(或自减或自减),数据数据块长度减度减1完成一次完成一次传送后,清除送后,清除DMA请求信号,准求信号,准备好下一批好下一批时,再,再发DMA请求信号。重复直至求信号。重复直至传送送结束。束。DMA接口组成接口组成DMA访问内存访问内存CPU访问内存访问内存中断应答中断应答 中断请求中断请求一批数据读写完毕一批数据读写完毕磁盘中断磁盘中断处理程序处理程序IRET一条指令执行结束一条指令执行结束 中断向量中断向量当前内存周期结束当前内存周期结束 DMA应答应答DMA访问内存访问内存CP
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