《DMA与通道》PPT课件

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1、第21讲直接存储器存取(DMA)方式1DMA的基本概念2DMA传送方式3基本的DMA控制器4DMA和中断的区别1、DMA的基本概念DMA方式是指直接依靠硬件在主存与I/O设备之间进行直接数据传送，传送期间不需要CPU干预。应用　大批量数据采集、主存与I/O简单高速数据传送。如：磁盘、光盘等。特点DMA只需要占用系统总线，不切换程序、不用处理现场等一系列操作。DMA方式的五个特点①它使主存与CPU的固定联系脱钩，主存既可被CPU访问，又可被外设访问。②在数据块传送时，主存地址的确定，传送数据的计数等

2、等都用硬件电路直接实现。③主存中要开辟专用缓冲区，及时供给和接收外设的数据。④DMA传送速度快，CPU和外设并行工作，提高了系统的效率。⑤DMA在开始前和结束后要通过程序和中断方式进行预处理和后处理。2、常见的DMA数据传送方式（1）CPU暂停方式(成组传送)当外设要求传送一批数据，由DMAC发一个停止信号给CPU，CPU放弃对总线的控制权，并停止使用总线访问内存。DMAC获得总线控制权以后，开始在内存和外设之间进行数据传送，在一批数据传送完毕后，DMAC把总线控制权交回给CPU，CPU就可以使用总

3、线。控制简单CPU处于不工作状态或保持状态，未充分发挥CPU对主存的利用率主存工作时间CPU不执行程序DMA不工作DMA不工作DMA工作CPU控制并使用主存DMA控制并使用主存t优点：缺点：在DMAC访问阶段,因外设传送二个数据之间的间隔一般大于内存的存储周期，因此，许多空闲的存储周期不能被CPU利用。适用场合：数据传输率很高的设备进行成组数据传送。（2）周期挪用(周期窃取)(单字传送)当外设没有DMA请求，CPU按程序要求访问内存，一旦外设有DMA请求，则由外设挪用一个或几个内存周期。传送完一个数

4、据后立即释放总线。I/O设备要求DMA传送会遇到三种情况：一种是此时CPU不需访问主存(如CPU正在执行乘法指令，由于乘法指令执行时间较长，此时CPU不需访问主存)，故I/O设备访存与CPU不发生冲突。第二种情况是I/O设备要求DMA传送时，CPU正在访存，此时必须待存取周期结束时刻，CPU才能将总线占有权让出。第三种情况是I/O设备要求访存时，CPU也要求访存，这就出现了访存冲突。此刻，I/O访存优先于CPU访存，因为I/O不立即访存就可能丢失数据，这时I/O要窃取一二个存取周期，意味着CPU在执

5、行访存指令过程中插入了DMA请求，并挪用了一二个存取周期，使CPU延缓了一二个存取周期再访存。主存工作时间CPU控制并使用主存DMA控制并使用主存t周期挪用（或周期窃取）优点：①实现了CPU和外设并行工作；②较好地发挥了主存和CPU的效率；缺点：外设每次挪用周期都要有申请总线控制权、建立总线控制权、归还总线控制权的过程，虽然传送一个数据只需一个主存周期，但DAMC一般要用2~5主存周期。适用场合：外设读写周期大于内存周期的情况（3）DMA与CPU交替访内如果CPU的工作周期比内存的存取周期长得多，可

6、以将一个CPU周期分为两个分周期，第一个分周期专供DMAC访内，第二个分周期专供CPU访内，从而实现DMAC与CPU交叉访内。优点：DMA传送效率最高；DMA与CPU交替访问主存工作时间DMA控制并使用主存CPU控制并使用主存tCPU工作周期C1专供DMA访问内存C2专供CPU访问内存所有指令执行过程中的一个基准时间DMA接口的功能和组成1．DMA接口的功能　　利用DMA方式传送数据时，数据的传输过程完全由DMA接口电路控制。DMA接口应具有如下几个功能：(1)向CPU申请DMA传送；(2)在CP

7、U允许DMA工作时，处理总线控制权的转交，避免因进入DMA工作而影响CPU正常活动或引起总线竞争(3)在DMA期间管理系统总线，控制数据传送；(4)确定数据传送的起始地址和数据长度，修正数据传送过程中的数据地址和数据长度。(5)在数据块传送结束时，给出DMA操作完成的信号。DMA接口主存CPU2.DMA接口组成DMA控制逻辑中断逻辑设备HLDAARWCDARHRQ中断请求数据线地址线+1+1溢出信号DMA请求标志DACKBR(1)主存地址寄存器AR。AR用于存放主存中需要交换数据的地址。在DMA传送

8、前，须通过程序将数据在主存中的首地址送到主存地址寄存器。在DMA传送过程中，每交换一次数据，将地址寄存器内容加1，直到一批数据传送完毕为止。(2)字计数器WC。WC用于记录传送数据的总字数，通常以交换字数的补码值预置。在DMA传送过程中，每传送一个字，字计数器加1，直到计数器为0，即最高位产生进位时，表示该批数据传送完毕。于是DMA接口向CPU发中断请求信号。(3)数据缓冲寄存器BR。BR用于暂存每次传送的数据。通常DMA接口与主存之间采用字传送，而DMA与设备之间可