匯編語言課件第15章DMA

1、2022年4月12日12022年4月12日12022年4月12日12022年4月12日12022年4月12日12022年4月12日1 2022年4月12日1第第1515章章 x86PCx86PC直接存儲器存取和直接存儲器存取和DMADMA通道通道21:271DEC HEX BIN15 0F 00001111 匯編語言與接口技術(shù)匯編語言與接口技術(shù)第第1515章章 x86PCx86PC直接存儲器存取和直接存儲器存取和DMADMA通道通道 為使計算機高效工作，必須有一種方法使其為使計算機高效工作，必須有一種方法使其在短時間內(nèi)傳送大量數(shù)據(jù)。在短時間內(nèi)傳送大量數(shù)據(jù)。 IBM PC IBM PC借助于直接

2、存儲器存取借助于直接存儲器存取DMADMA（direct direct memory accessmemory access）機制實現(xiàn)了這一目的。機制實現(xiàn)了這一目的。第第1515章章 x86PCx86PC直接存儲器存取和直接存儲器存取和DMADMA通道通道 直接存儲器存取方式也稱為直接存儲器存取方式也稱為成組傳送方式成組傳送方式 為什么使用為什么使用DMADMA方式？方式？減少大批量數(shù)據(jù)傳輸時減少大批量數(shù)據(jù)傳輸時CPUCPU的開銷的開銷 可大大減輕可大大減輕CPUCPU負(fù)擔(dān)，負(fù)擔(dān)，CPUCPU只需對只需對DMADMA控制器控制器進(jìn)行初進(jìn)行初始化處理和數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后處理。始化處理和數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后

3、處理。解決高速解決高速IOIO設(shè)備可能丟失數(shù)據(jù)問題，滿足設(shè)備可能丟失數(shù)據(jù)問題，滿足IOIO數(shù)據(jù)交換速數(shù)據(jù)交換速度要求度要求 高速高速IOIO設(shè)備（磁盤等）數(shù)據(jù)傳輸速度已經(jīng)接近于設(shè)備（磁盤等）數(shù)據(jù)傳輸速度已經(jīng)接近于主存儲器（主存儲器（DRAM)DRAM)的工作速度，程序查詢和中斷方式不的工作速度，程序查詢和中斷方式不能滿足要求；能滿足要求； 因此，從性能和成本方面綜合考慮，必須因此，從性能和成本方面綜合考慮，必須在在IOIO設(shè)設(shè)備與備與RAMRAM之間建立直接的數(shù)據(jù)傳送通道，即之間建立直接的數(shù)據(jù)傳送通道，即DMADMA方式。方式。第第1515章章 x86PCx86PC直接存儲器存取和直接存儲器存

4、取和DMADMA通道通道本章的主要內(nèi)容：本章的主要內(nèi)容：15.1 DMA15.1 DMA的概念的概念15.2 DMA15.2 DMA數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式15.3 DMA15.3 DMA控制器控制器2022年4月12日415.1 DMA15.1 DMA的概念的概念 DMADMA：（direct memory accessdirect memory access）直接存取器存取。直接存取器存取。 DMA DMA方式數(shù)據(jù)傳輸特點：方式數(shù)據(jù)傳輸特點：n以數(shù)據(jù)塊為單位以數(shù)據(jù)塊為單位n主要用于高速的主要用于高速的I/OI/O設(shè)備，如網(wǎng)卡、磁帶、磁設(shè)備，如網(wǎng)卡、磁帶、磁盤、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等設(shè)備盤、模數(shù)轉(zhuǎn)換器

5、等設(shè)備nCPUCPU和外圍設(shè)備并行工作，且整個數(shù)據(jù)傳送過和外圍設(shè)備并行工作，且整個數(shù)據(jù)傳送過程不需要程不需要CPUCPU的干預(yù)的干預(yù)nI/OI/O和和CPUCPU競爭使用存儲器競爭使用存儲器15.1 DMA15.1 DMA的概念的概念 IntelIntel公司開發(fā)的公司開發(fā)的DMACDMAC芯片，它繞過芯片，它繞過CPUCPU直直接將外圍設(shè)備連接到存儲器，使數(shù)據(jù)的傳輸盡接將外圍設(shè)備連接到存儲器，使數(shù)據(jù)的傳輸盡可能的快?？赡艿目?。 DMADMA方式傳送數(shù)據(jù)方法：方式傳送數(shù)據(jù)方法： 采用專用部件采用專用部件（DMACDMAC）生成訪存地址并控制生成訪存地址并控制訪存過程，使訪存過程，使I/OI/O

6、設(shè)備直接和存儲器進(jìn)行成批數(shù)設(shè)備直接和存儲器進(jìn)行成批數(shù)據(jù)的快速傳送據(jù)的快速傳送 DMA DMA控制器將一組數(shù)據(jù)控制器將一組數(shù)據(jù)( (塊塊) )直接從直接從I/OI/O設(shè)備設(shè)備送到存儲器。送到存儲器。 DMADMA控制器直接從存儲器取出一組數(shù)據(jù)送到控制器直接從存儲器取出一組數(shù)據(jù)送到I/OI/O設(shè)備。設(shè)備。15.1 DMA15.1 DMA的概念的概念 傳輸時間比較：傳輸時間比較：在外設(shè)和存儲器之間傳送一個字節(jié)在外設(shè)和存儲器之間傳送一個字節(jié) DMA8237DMA8237需要需要4 4個時鐘周期個時鐘周期 8088CPU8088CPU傳輸需要多少個時鐘周期？傳輸需要多少個時鐘周期？ 15.1 DMA15

7、.1 DMA的概念的概念 用用CPUCPU完成一個字節(jié)的傳送完成一個字節(jié)的傳送( (程序如下）：程序如下）： 時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù) BACK：MOV AL，SI 10OUT PORT，AL 10INC SI 2LOOPBACK17；總共需要的周期數(shù)；總共需要的周期數(shù)392022年4月12日9第第1515章章 x86PCx86PC直接存儲器存取和直接存儲器存取和DMADMA通道通道15.1 DMA15.1 DMA的概念的概念15.2 DMA15.2 DMA數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式15.3 DMA15.3 DMA控制器控制器2022年4月12日915.2 DMA15.2 DMA數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送

8、方式 問題問題： 計算機中只有一套總線，而一個總線絕對不可能在同一時間計算機中只有一套總線，而一個總線絕對不可能在同一時間內(nèi)服務(wù)于兩個主設(shè)備；內(nèi)服務(wù)于兩個主設(shè)備；CPUCPU和和DMADMA都可以使用總線，那如何實現(xiàn)總線都可以使用總線，那如何實現(xiàn)總線的分時使用就是本節(jié)要討論的問題。的分時使用就是本節(jié)要討論的問題。 解決方法解決方法： DMADMA申請使用總線：申請使用總線：當(dāng)當(dāng)DMADMA需要使用總線時，向需要使用總線時，向CPUCPU發(fā)發(fā)HOLDHOLD信號，信號，CPUCPU發(fā)出發(fā)出HLDAHLDA響應(yīng)信號，告訴響應(yīng)信號，告訴DMADMA可以使用總線?？梢允褂每偩€。 DMADMA交回總線控

9、制權(quán)：交回總線控制權(quán)：DMADMA完成工作后，完成工作后，HOLDHOLD信號變?yōu)榈碗娖?，信號變?yōu)榈碗娖?，CPUCPU重新獲得總線控制權(quán)。重新獲得總線控制權(quán)。 說明說明： 1 1）DMADMA使用數(shù)據(jù)總線時，使用數(shù)據(jù)總線時，CPUCPU處于空閑狀態(tài)處于空閑狀態(tài) 2 2）CPUCPU使用總線時使用總線時,DMA,DMA處于空閑狀態(tài)。處于空閑狀態(tài)。15.2 DMA15.2 DMA數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式DMADMA數(shù)據(jù)傳送步驟數(shù)據(jù)傳送步驟 DMADMA完成一個數(shù)據(jù)塊從內(nèi)完成一個數(shù)據(jù)塊從內(nèi)存?zhèn)魉偷酱疟P的步驟存?zhèn)魉偷酱疟P的步驟: : 1. 1.外設(shè)外設(shè)-DREQ-DREQDMADMA 2.DMA-HO

10、LD2.DMA-HOLDCPUCPU 3.CPU-HLDA 3.CPU-HLDADMADMA 4.DMA-DACK 4.DMA-DACK外設(shè)外設(shè) 5. 5.外設(shè)外設(shè)存儲器，進(jìn)行數(shù)存儲器，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，直到結(jié)束據(jù)傳送，直到結(jié)束 6.DMA- 6.DMA-總線控制權(quán)總線控制權(quán)CPUCPU2022年4月12日122022年4月12日12第第1515章章 x86PCx86PC直接存儲器存取和直接存儲器存取和DMADMA通道通道15.1 DMA15.1 DMA的概念的概念15.2 DMA15.2 DMA數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式15.3 DMA15.3 DMA控制器控制器2022年4月12日1215.3

11、DMA15.3 DMA控制器控制器 Intel8237 DMA Intel8237 DMA控制器是具有控制器是具有4040引引腳的芯片。腳的芯片。 2022年4月12日1415.3 DMA15.3 DMA控制器控制器 DMADMA有有4 4個傳輸數(shù)據(jù)的通道，每個通道對應(yīng)一個設(shè)備，個傳輸數(shù)據(jù)的通道，每個通道對應(yīng)一個設(shè)備，例如：一個用于軟盤，另一個用于硬盤等。例如：一個用于軟盤，另一個用于硬盤等。 舉例：舉例： 例：例：15.1 P33715.1 P337 15.2 p337-338 15.2 p337-3382022年4月12日15圖圖15.10 8237A DMA15.10 8237A DMA

12、方框圖方框圖 15.3 DMA15.3 DMA控制器控制器 因為因為DMADMA要在無要在無CPUCPU干預(yù)干預(yù)下完成下完成I/OI/O和存儲器之間的數(shù)和存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送，所以必須擁有必要據(jù)傳送，所以必須擁有必要的數(shù)據(jù)總線。的數(shù)據(jù)總線。右圖：右圖：雙向的數(shù)據(jù)總線：雙向的數(shù)據(jù)總線：D0-D7D0-D7；控制線：控制線：EMR,MEMW,IOR,IOWEMR,MEMW,IOR,IOW；地址線：地址線：A0-A7A0-A7。2022年4月12日1615.3 DMA15.3 DMA控制器控制器 早期的早期的IBM PCIBM PC中的中的82378237的通道分配：的通道分配：1 1、通道、通道0 0用于刷新用于刷新DRAMDRAM。后來的。后來的x86PCx86PC放棄了這種做法。放棄了這種做法。2 2、通道、通道1 1未用，但在很多實現(xiàn)中，應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)。未用，但在很多實現(xiàn)中，應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)。3 3、通道、通道2 2通常用于軟盤控制器。通常用于軟盤控制器。4 4、通道、通道3 3通常用于硬盤控制器。通