微机原理与接口技术(第二版) 教学课件 作者 毛红旗 刘敏 杨洪亮 第09章 DMA控制接口.ppt

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1、第9章DMA控制接口9.1DMA控制器概述9.2可编程DMA控制器8237A1第9章DMA控制接口为了实现CPU与I/O设备之间的数据传送，通常采用程序控制方式、中断方式和DMA方式这样三种数据传送方式。2程序控制方式和中断方式程序控制方式和中断方式都需要CPU作为中介：外设CPU内存两个含义：1）软件：外设与内存之间的数据传送是通过CPU执行程序来完成的2）硬件：I/O接口和存储器的读写控制信号、地址信号都是由CPU发出的（总线由CPU控制）。缺点：程序的执行速度限定了传送的最大速度—解决：DMA传输39.1.1、DMA传送的特点1.DMA传送的特点:外设内存外设直接与存储器进行数据交换

2、，CPU不再担当数据传输的中介者；总线由DMA控制器（DMAC）进行控制（CPU要放弃总线控制权），内存/外设的地址和读写控制信号均由DMAC提供。优点：数据传输由DMA硬件来控制，数据直接在内存和外设之间交换，可以达到很高的传输速率4DMA传送类型DMA读——把数据由存储器传送到外设由MEMR*有效从存储器读出数据，由IOW*有效把这一数据写入外设DMA写——把外设输入的数据写入存储器由IOR*有效从外设输入数据，由MEMW*有效把这一数据写入存储器。DMA检验——空操作8237A不进行任何检验外设可以进行DMA校验存储器和I/O控制线保持无效，不进行传送5CPU外设存储器总线：执行程序

3、指令的数据传送路径；：DMA方式的数据传送路径两种不同的数据传送路径6DMA传送方式通常用来高速传送大批量的数据块。如：硬盘和软盘I/O；快速通信通道I/O；多处理机和多程序数据块传送；在图像处理中，对CRT屏幕送数据；快速数据采集；DRAM的刷新操作。72、DMA控制器的基本功能①能接收外设的DMA请求，并能向CPU发出总线保持请求，以便取得总线使用权。②能接收CPU的总线保持允许信号，并能实行对总线的控制。③在获得总线控制权后，能提供访问存储器和I/O端口的地址，并在数据传送过程中能够自动修改地址指针，以便指向下一个要传送的数据单元。④在DMA期间向存储器和I/O设备发出所

4、需要的控制信号，如读/写控制信号等。⑤能控制数据传送过程的进行和结束。⑥当DMA传送结束时，能向CPU发出DMA结束信号，以便CPU恢复对总线的控制。83、DMA控制器的基本组成①地址寄存器②字节计数器③控制寄存器④状态寄存器⑤内部定时与控制逻辑99.1.2DMA传送机制①系统总线CPUDMAC存储器外设接口AENIOWMEMWMEMRIORMEMWMEMRIOWIORAENHOLDHLDADRQDACK②③④⑤AENIOWIORMEMWMEMR①外设发出DMA请求②DMAC向CPU申请总线③CPU完成当前总线周期后响应，并释放总线控制权④DMAC得到总线控制权，并发出DMA响应信号⑤由D

5、MAC发出各种控制信号，控制外设与存储器之间的数据传送⑥数据传送完后，DMAC撤销HOLD信号⑦CPU释放HLDA信号，并重新控制总线⑥⑦10DMA传送流程返回11DMAC占用总线控制权的方法（1）周期挪用（2）周期扩展（3）CPU停机12单字节操作方式。每个DMA周期只传送一个字节就立即释放总线。连续操作方式。只要DMA操作开始，DMAC始终占用总线，而不管中间DREQ是否有效，直到DMA操作完成，才把总线控制权交还CPU。请求操作方式。如果有DMA请求，则DMAC就占用总线；当DMA请求无效，或DMA操作完成，或由外部传来过程结束信号（EOP）时，DMAC都会释放总线。级联传送方式。2

6、．DMA控制器的传送方式131）主动态在DMAC获得总线控制权之后，DMAC取代CPU而成为系统的主控者，接管和控制系统总线（数据总线、地址总线和控制总线）。通过总线向存储器或I/O设备发出地址、读/写信号，以控制在两个实体之间的传送2）被动态在DMAC获得总线控制权之前，DMAC受CPU控制。此时，CPU可对DMAC进行初始化编程，也可从DMAC中读出状态。当DMAC上电或复位时，DMAC自动处于被动态。3、DMA控制器在系统中的地位149.2可编程DMA控制器8237A9.2.18237A的引脚信号和内部结构8237A的主要特性①具有4个独立的DMA通道，每个通道都可独立地进行初始化。

7、②每个通道的DMA请求都可以被允许或禁止。③每个通道的DMA有不同的优先级，既可以是固定优先级，也可以是循环优先级。④每个通道进行一次传送的最大字节数为64K。⑤提供4种传送方式：单字节传送方式、数据块传送方式、请求传送方式和级联传送方式。⑥多个8237A芯片可以级连，扩展通道数15182C37A的引脚功能162.8237A内部逻辑结构178237A的内部寄存器18端口通道I/O口地址寄存器读操作写操作DMA+0000H