第八章 輸入和輸出B.ppt

8 3DMA控制器 1 DMA控制器的基本功能DMAC是控制存儲器和外部設(shè)備之間直接高速地傳送數(shù)據(jù)的硬件電路 它應(yīng)能取代CPU 具體地說應(yīng)具有如下功能 1 能接收外設(shè)的請求 向CPU發(fā)出DMA請求信號 2 當(dāng)CPU發(fā)出DMA響應(yīng)信號之后 接管對總線的控制 進(jìn)入DMA方式 3 能尋址存儲器 即能輸出地址信息和修改地址 4 能向存儲器和外設(shè)發(fā)出相應(yīng)的讀 寫控制信號 5 能控制傳送的字節(jié)數(shù) 判斷DMA傳送是否結(jié)束 6 在DMA傳送結(jié)束以后 能結(jié)束DMA請求信號 釋放總線 使CPU恢復(fù)正常工作 1 一個(gè)芯片中有四個(gè)獨(dú)立的DMA通道 8237必須與一個(gè)8位地址鎖存器如8282連用 2 每一個(gè)通道的DMA請求都可以分別允許和禁止 3 每一個(gè)通道的DMA請求有不同的優(yōu)先權(quán) 優(yōu)先權(quán)可以是固定的 也可以是旋轉(zhuǎn)的 由編程決定 4 每一個(gè)通道一次傳送數(shù)據(jù)的最大長度可達(dá)64K字節(jié) 可以在存儲器和外設(shè)間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 也可以在存儲器的兩個(gè)區(qū)域之間進(jìn)行傳送 Intel8237 8237 2是一種高功能的可編程的DMA控制器 采用5MHz的8237 2傳送 速度可以達(dá)到1 6M字節(jié) 秒 8237的主要功能有 5 8237的DMA傳送有以下四種方式 1 單字節(jié)傳送方式2 數(shù)據(jù)塊傳送方式3 請求傳送方式4 級連方式 6 有一個(gè)結(jié)束處理的輸入信號EOP 允許外界用此輸入端來結(jié)束DMA傳送或重新初始化 7 8237可以級連 任意擴(kuò)展通道數(shù) 8237的結(jié)構(gòu) 8237的工作周期 8237在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定它有兩種主要的工作周期 或工作狀態(tài) 即空閑周期和有效周期 每一個(gè)周期又是由若干個(gè)時(shí)鐘周期所組成的 1 空閑周期 當(dāng)8237的任一通道都無請求時(shí) 就進(jìn)入空閑周期 在空閑周期8237始終執(zhí)行SI狀態(tài) 在每一個(gè)時(shí)鐘周期都采樣通道的請求輸入線DREQ 只要無請求就始終停留在SI狀態(tài) 2 有效周期當(dāng)8237在SI狀態(tài)采樣到外設(shè)有請求 就脫離SI而進(jìn)入S0狀態(tài) S0狀態(tài)是DMA服務(wù)的第一個(gè)狀態(tài) 在這個(gè)狀態(tài)8237己接收了外設(shè)的請求 向CPU發(fā)出了DMA請求信號HRQ 但尚未收到CPU的DMA響應(yīng)信號HLDA 當(dāng)接收到HLDA 就使8237進(jìn)入工作狀態(tài) 開始DMA傳送 工作狀態(tài)由s1 s2 s3 s4組成 以完成數(shù)據(jù)傳送 若外設(shè)的數(shù)據(jù)傳送速度較慢 不能在S4之前完成 則可由Ready線在s2或s3與s4之間插入sW狀態(tài) 在存儲器與存儲器之間的傳送 需要完成從存儲器讀和存儲器寫的操作 所以每一次傳送需要8個(gè)時(shí)鐘周期 在前四個(gè)周期S11 S12 S13 S14完成從存儲器讀 另外四個(gè)周期S21 S22 S23 S24完成存儲器寫 8 3 48237的引線 8237是40個(gè)引腳的雙列直插式器件 時(shí)鐘信號 片選信號 復(fù)位信號 準(zhǔn)備好信號 DMA請求信號 對HRQ信號的響應(yīng) 1 單字節(jié)傳送方式這種方式一次只傳送一個(gè)字節(jié) 數(shù)據(jù)傳送后字節(jié)計(jì)數(shù)器減量 地址要相應(yīng)修改 增量或減量取決于編程 HRQ變?yōu)闊o效 釋放系統(tǒng)總線 若傳送使字節(jié)數(shù)減為0 TC發(fā)生或者終結(jié)DMA傳送 或重新初始化 8 3 58237的工作方式8237在DMA傳送時(shí)有四種工作方式 在DMA傳送時(shí) 當(dāng)字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器減到0時(shí) 即TC發(fā)生 2 數(shù)據(jù)塊傳送方式在這種傳送方式下 8237由DREQ啟動后就連續(xù)地傳送數(shù)據(jù) 直至字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器減到零產(chǎn)生TC TerminalCount 或者由外部輸入有效的信號來終結(jié)DMA傳送 3 請求傳送方式在這種工作方式下 8237可以進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳送 當(dāng)出現(xiàn)以下三種情況之一時(shí)停止傳送 1 字節(jié)數(shù)計(jì)數(shù)器減到0 發(fā)生TC 2 由外界送來一個(gè)有效的信號 3 外界的DREQ信號變?yōu)闊o效 外設(shè)的數(shù)據(jù)已傳送完 4 級連方式這種方式用于通過級連以擴(kuò)展通道的情況 第二級的HRQ和HLDA信號連到第一級的DREQ和DACK上 8237的寄存器組和編程1 現(xiàn)行地址寄存器每一個(gè)通道有一個(gè)16位的現(xiàn)行地址寄存器 在這個(gè)寄存器中保存著用于DMA傳送的地址值 在每次傳送后 這個(gè)寄存器的值自動增量或減量 這個(gè)寄存器的值可由CPU寫入或讀出 2 現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器每個(gè)通道有一個(gè)16位的現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器 它保持著要傳送的字節(jié)數(shù) 在每次傳送后此寄存器減量 當(dāng)這個(gè)寄存器的值減為零時(shí) TC將產(chǎn)生 這個(gè)寄存器的值在編程狀態(tài)可由CPU讀出和寫入 3 基地址和基字節(jié)數(shù)寄存器每一個(gè)通道有一對16位的基地址和基字節(jié)數(shù)寄存器 它們存放著與現(xiàn)行寄存器相聯(lián)系的初始值 4 命令寄存器這是一個(gè)8位寄存器 用以控制8237的工作 命令字的格式如圖8 24所示 8237有兩種優(yōu)先權(quán)方式可供選擇 一種是固定優(yōu)先權(quán) 在這種方式下通道的優(yōu)先權(quán)是固定的 通道0的優(yōu)行權(quán)最高 通道3的優(yōu)先權(quán)最低 另一種方式是優(yōu)先權(quán)旋轉(zhuǎn) 在這種方式下剛服務(wù)過的通道的優(yōu)先權(quán)變?yōu)樽畹偷?其它通道的優(yōu)先權(quán)也作相應(yīng)的旋轉(zhuǎn) 如圖8 25所示 5 模式寄存器每一個(gè)通道有一個(gè)6位的模式寄存器以規(guī)定通道的工作模式 如圖8 26所示 在編程時(shí)用最低兩位來選擇寫入哪個(gè)通道的模式寄存器 6 請求寄存器8237的每個(gè)通道有一條硬件的DREQ請求線 當(dāng)工作在數(shù)據(jù)塊傳送方式時(shí) 也可以由軟件發(fā)出DREQ請求 所以 在8237中有一種請求寄存器 如圖8 27所示 每個(gè)通道的軟件請求可以分別設(shè)置 軟件請求是非屏蔽的 它們的優(yōu)先權(quán)同樣受優(yōu)先權(quán)邏輯的控制 7 屏蔽寄存器每個(gè)通道外設(shè)通過DREQ線發(fā)出的請求 可以單獨(dú)地屏蔽或允許 所以在8237中有一個(gè)屏蔽寄存器 如圖8 28所示 8 狀態(tài)寄存器8237中有一個(gè)可由CPU讀取的狀態(tài)寄存器 如圖8 29所示 9 臨時(shí)寄存器在存儲器到存儲器的傳送方式下 臨時(shí)寄存器保存從源單元讀出的數(shù)據(jù) 又由它寫入至目的單元 在傳送完成時(shí) 它保留傳送的最后一個(gè)字節(jié) 此字節(jié)可由CPU讀出 控制和狀態(tài)寄存器的尋址如表8 3所示 10 軟件命令8237在編程狀態(tài)還有兩種軟件命令 軟件命令不需要通過數(shù)據(jù)總線寫入控制字 而由8237直接對地址和控制信號進(jìn)行譯碼 1 清除高 低觸發(fā)器 2 主清除命令 11 8237的編程步驟 1 輸出主清除命令 2 寫入基與現(xiàn)行地址寄存器 3 寫入基與現(xiàn)行字節(jié)數(shù)寄存器 4 寫入模式寄存器 5 寫入屏蔽寄存器 6 寫入命令寄存器 12 編程舉例若要利用通道0 由外設(shè) 磁盤 輸入32K字節(jié)