直接存儲器訪問Direct課件

6.3DMA方式6.3.1概述直接存儲器訪問（DirectMemoryAccess）不需要CPU和軟件介入，CPU只負(fù)責(zé)啟動而不參與傳送過程，整個傳送過程由DMA控制器（DMAC）來控制，完全由硬件實現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳送速度快，主要用于需要高速大批量數(shù)據(jù)傳送的場合正常方式下：CPU控制總線，包括數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）DMA方式下：CPU讓出總線的控制權(quán)（CPU相應(yīng)引腳輸出置為高阻），而由DMA控制器來接管這些總線，負(fù)責(zé)DMA傳送的全過程控制。DMA的工作流程（2）周期擴展方式專門的時鐘發(fā)生器/驅(qū)動器電路。CPU的處理速度減慢，而且CPU時鐘周期的加寬是有限的，一次只能傳送一個字節(jié)供給CPU的時鐘周期加寬，寬度相當(dāng)于若干個正常的時鐘周期，而供給存儲器和DMAC的時鐘周期不變加寬時鐘周期內(nèi)CPU的操作不往下進(jìn)行，用來DMA操作（3）CPU停機方式√DMAC向CPU發(fā)出DMA請求信號HOLDCPU在現(xiàn)行的總線周期結(jié)束后讓出總線控制權(quán)，并向DMAC發(fā)回DMA響應(yīng)信號HLDADMAC接管總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送傳送結(jié)束后，CPU恢復(fù)對總線的控制，繼續(xù)執(zhí)行被中斷的程序可傳送單字節(jié)，也可傳送數(shù)據(jù)塊CPU利用率降低會影響CPU對中斷等的響應(yīng)2．DMA的傳送方式

每次請求只傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)，占用一個總線周期（1）單字節(jié)傳送方式一次請求可傳送一組數(shù)據(jù)信息，所字節(jié)數(shù)由DMAC初始化時編程決定（2）成組傳送方式每傳送一個字節(jié)后，DMAC要檢測（查詢）外設(shè)原來發(fā)出的DMA請求信號是否繼續(xù)有效，以決定是否繼續(xù)傳送（3）請求傳送方式——查詢傳送方式DMA方式數(shù)據(jù)傳送示意圖

4．PC微機的DMA控制器系統(tǒng)板上采用一片可編程DMAC8237A，有4個獨立可編程DMA通道，其端口地址為00H～0FH，分別控制DRAM的刷新、預(yù)留用戶、軟磁盤接口和硬磁盤接口的DMA傳送PC/XT微機系統(tǒng)板上采用兩片8237A級連，級連后共有7個獨立的可編程DMA通道PC/AT微機不再采用專門的DMA芯片，而是采用多功能外圍芯片中的DMAC實現(xiàn)DMA傳送,有8個獨立的可編程DMA通道，允許使用全部32位總線寬度，系統(tǒng)的I/O操作速度大大提高80386及以上的微機6.3.2DMA控制器8237A8237A的基本功能①有4個獨立的可編程DMA通道(可級連擴展通道數(shù))②每個通道請求的優(yōu)先權(quán)可編程，也可被屏蔽③有單字節(jié)傳送方式、成組傳送方式、請求傳送方式和級連方式④可在存儲器與外設(shè)間，也可以在存儲器與存儲器之間傳送數(shù)據(jù)，每次傳送的最大長度可達(dá)64KB⑤可由外部輸入結(jié)束處理信號來結(jié)束DMA傳送或重新初始化8237A的外部引腳

DIP40主機接口外設(shè)接口其它電源線VCC、GNDCLK、RESETNC請求線DREQ0~DREQ3響應(yīng)線DACK0~DACK3過程結(jié)束信號EOP地址線A0~A3、A4~A7數(shù)據(jù)線DB0~DB7復(fù)用控制線CS、MEMR、MEMW、IOR、IOW、AEN、READY、HLDA、HRQ、ADSTB8237A的數(shù)據(jù)傳送方式（1）單字節(jié)傳送方式（2）成組傳送方式（3）請求傳送方式（4）級連方式——主從式從芯片的HRQ和HLDA端分別連到主芯片相應(yīng)通道的DREQ和DACK端上主芯片的HRQ和HLDA連到系統(tǒng)總線上主芯片的方式寄存器設(shè)置為級連方式，而從芯片可設(shè)置為其它3種方式之一。當(dāng)主芯片某個級連通道被響應(yīng)后，由相應(yīng)的從芯片來控制外設(shè)與存儲器數(shù)據(jù)的傳送。而主芯片僅對從芯片的DREQ請求作出DACK響應(yīng)，故除了HRQ外，主芯片的其它輸出均被禁止8237A的工作時序狀態(tài)SIS0初始態(tài)S1操作態(tài)S2讀出S3寫入Sw延長等待S4判別（傳送狀態(tài)）操作周期（非傳送狀態(tài)）空閑周期8237A的端口地址分配16個I/O端口地址，由地址線A3～A0控制選擇在PC機中，其端口地址為00H～0FH（表6.4）對于16位寄存器，先/后觸發(fā)器為0時，表示訪問低8位；為1時訪問高8位有幾個地址分配用于形成軟命令總清命令清除屏蔽寄存器命令清除先/后觸發(fā)器命令8237A的編程方法每次DMA傳送前都要先進(jìn)行初始化初始化編程時應(yīng)注意⑴在編程開始時，要禁止8237A響應(yīng)DMA請求，初始化編程全部結(jié)束后，才允許其響應(yīng)DMA請求⑵8237A上電復(fù)位或軟件復(fù)位后，除屏蔽寄存器各通道屏蔽位被置位（不能響應(yīng)DMA請求）外，所有內(nèi)部寄存器均被復(fù)位（清0）⑶在系統(tǒng)上電后，對DMA芯片進(jìn)行檢測，檢測通過后，方可進(jìn)行DMA初始化編程初始化編程的步驟

①復(fù)位8237A，使其進(jìn)入空閑狀態(tài)②寫入基地址和當(dāng)前地址寄存器③寫入基字節(jié)數(shù)和當(dāng)前字節(jié)數(shù)計數(shù)器④寫入方式寄存器⑤寫入屏蔽寄存器⑥寫入命令寄存器⑦寫入請求寄存器⑧開放通道，允許該通道的DREQ啟動DMA傳送例6.5PC機系統(tǒng)的BIOS芯片中編寫了對8237A的初始化和測試程序。MOVAL,04H;AL←04H(=00000100)OUTDMA+08H，AL；命令寄存器←AL，禁止DMAC工作OUTDMA+0DH，AL；軟件復(fù)位命令，使8237A進(jìn)入空閑周期MOVAL,0FFH；AL←0FFH，準(zhǔn)備作賦“1”檢測C16：MOVBL,AL；將賦值信息保存在BX，以便后面比較MOVBH，AL；BH←ALMOVCX，8；預(yù)置讀寫次數(shù)MOVDX，DMA；將通道起始地址送DXC17：OUTDX，AL；將全“1”信息送指定通道寄存器（低8位）OUTDX，AL；將全“1”信息送指定通道寄存器（高8位）INAL，DX；AL←DX，將剛寫入的低8位字節(jié)讀出MOVAH，AL；AH←AL，將讀出的低8位字節(jié)保存在AHINAL，DX；將剛寫入的高8位字節(jié)讀出CMPBX，AX；比較讀出的16位字節(jié)JEC18；若比較結(jié)果一致則轉(zhuǎn)至C18HLT；若比較結(jié)果不一致則暫停C18：INCDX；通道地址加1，指向下一個通道寄存器LOOPC17；若CX未減到0，回到C17；否則轉(zhuǎn)入下一條指令I(lǐng)NCAL；原AL中數(shù)值為FFH，加1后即為00HJEC16；回到C16，進(jìn)行賦“0”檢8237A應(yīng)用舉例