输入输出技术DMA.ppt

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1、第9章DMA控制接口及内部结构本章以DMA控制器8237A为例，主要介绍其工作原理、结构、工作时序及工作方式等，重点介绍DMAC的内部寄存器、编程方式及其应用。9.1DMA概述DMA传输方式作是CPU与外部设备之间进行数据交换的四种基本方式之一，采用专门的硬件，即DMA控制器来控制数据的传输，克服了数据传输由程序控制而使系统工作效率低的缺点。9.1.1DMA传输的特点（以硬件控制取代软件控制进行信息传送）DMA控制器暂时享有总线控制权，行使地址修改、控制数据传送等功能，数据传送速度主要受存储设备的存取速度限制。9.

2、1.2DMA传输的过程及工作方式在DMA数据传输过程中脱离了CPU的控制，采用DMA控制器来管理和控制数据传输的整个过程，而DMA控制器的启动初始化，都是由CPU控制完成。DMA控制原理图如下:1、准备请求：I/O外设DMACCPU应答：DMACI/O设备DREQHRQHLDADACK3、数据传送结束，DMAC发出过程终止信号EOP，HRQ失效，CPU重新获得总线控制权。MI/ODATA2、传送：DMAC向I/O设备发读/写信号DMAC向M发地址信号和读/写信号DMA传输的过程的三个阶段DMA方式传送数据过程分为3

3、阶段，即准备阶段、数据传送阶段和传送结束阶段。DATADMA传送过程示意图I/ODMACPUI/ORAMDMADREQHRQHLDADACKR/W由被动态进入主动态（总裁）经总线裁决后认可，进入总线保持状态，CPU失去总线控制权经判优及屏蔽处理MEMR/MEMW9.1.3DMA控制器的结构DMA控制器可以像CPU那样获得总线的控制权，完成外设与存储器之间的数据高速交换。DMA控制器不但要与外设连接，以接受外设发出的DMA操作请求和在DMA期间对外设进行控制，还要与CPU连接，以请求总线的控制权；同时，它还需要与三大

4、总线连接，以便进行总线的控制。DMA控制器内部结构与外设的连线9.2DMA控制器8237ADMA控制器可以像CPU那样获得总线的控制权，完成外设与存储器之间的数据高速交换。DMA控制器不但要与外设连接，以接受外设发出的DMA操作请求和在DMA期间对外设进行控制，还要与CPU连接，以请求总线的控制权；同时，它还需要与三大总线连接，以便进行总线的控制。9.2.18237A控制器的特点1、8237A有4个独立的DMA通道，可以编程实现对4个不同外设DMA传送操作的控制；2、每个通道的DMA请求都可以被允许和禁止，并能对各

5、个通道的DMA请求进行优先权管理；3、能完成存储器与外设之间的数据传送，还可以完成存储器两个区域之间的数据传送，每个通道一次传送数据的最大长度可达64KB；4、存储器的寻址范围为64K；5、8237A的DMA传送方式有4种：单字节传送方式、成组传送方式、请求传送方式和级联传送方式；6、8237A可以通过级联方式扩展通道数；7、具有控制传送结束用的外接过程结束控制信号输入端EOP，允许外部输入该信号以结束DMA传送。9.2DMA控制器8237ADMA控制器在系统中有两种工作状态，即主动态和被动态。在主动态时，DMA控

6、制器完全取代CPU对总线的控制权，通过总线向存储器或外设发出地址和读/写信号，以控制两种存储实体间的数据交换。在被动态时，DMA与其它接口一样，接受CPU对它的读/写操作，在进行DMA方式传送之前，由CPU处理对DMA控制器编程，以确定通道选择DMA操作类型及方式、内存首地址及需要传送的字节数等参数。1.8237A的内部结构8237A是一个多功能的可编程DMA控制器，内部主要包括时序和控制逻辑、优先级编码逻辑、命令控制逻辑、数据和地址缓冲器组和内部寄存器组。9.2.2工作原理、内部结构和引脚8237A内部结构9.2

7、.2工作原理、内部结构和引脚1、时序与控制逻辑该部分的功能是根据初始化编程时所设置的工作方式，在输入时钟和定时控制下，产生8237A的内部定时信号和外部控制信号，其中内部定时信号包括DMA请求、DMA传送及DMA结束等。2、优先级编码逻辑该部分的功能是在有多个通道都有DMA请求的情况下，根据CPU对8237A初始化命令，对多个通道DMA请求进行优选权排序，来决定通道优先级别服务的先后顺序，以解决多通道同时请求DMA服务可能造成的冲突问题。3、命令控制逻辑该部分的功能是对CPU送来的地址信号进行译码，通过译码来确定要

8、读/写的内部寄存器。9.2.2工作原理、内部结构和引脚4、数据和地址缓冲器组8237A包括两个I/O缓冲器和一个输出缓冲器，8237A的数据线和地址线通过这些缓冲器与系统总线连接，可以接管和释放总线。A7~A0为8237A的地址线，DB7~DB0在主态时传送地址信息，在被动态时传送数据信息。5、内部寄存器组8237A内部寄存器主要分为两大类。其中5种属于通道