直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)Direct課件

6.3DMA方式6.3.1概述直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DirectMemoryAccess）不需要CPU和軟件介入，CPU只負(fù)責(zé)啟動(dòng)而不參與傳送過(guò)程，整個(gè)傳送過(guò)程由DMA控制器（DMAC）來(lái)控制，完全由硬件實(shí)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(chǎng)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(lái)接管這些總線，負(fù)責(zé)DMA傳送的全過(guò)程控制。DMA的工作流程（2）周期擴(kuò)展方式專門的時(shí)鐘發(fā)生器/驅(qū)動(dòng)器電路。CPU的處理速度減慢，而且CPU時(shí)鐘周期的加寬是有限的，一次只能傳送一個(gè)字節(jié)供給CPU的時(shí)鐘周期加寬，寬度相當(dāng)于若干個(gè)正常的時(shí)鐘周期，而供給存儲(chǔ)器和DMAC的時(shí)鐘周期不變加寬時(shí)鐘周期內(nèi)CPU的操作不往下進(jìn)行，用來(lái)DMA操作（3）CPU停機(jī)方式√DMAC向CPU發(fā)出DMA請(qǐng)求信號(hào)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(hào)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(duì)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(huì)影響CPU對(duì)中斷等的響應(yīng)2．DMA的傳送方式

每次請(qǐng)求只傳送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，占用一個(gè)總線周期（1）單字節(jié)傳送方式一次請(qǐng)求可傳送一組數(shù)據(jù)信息，所字節(jié)數(shù)由DMAC初始化時(shí)編程決定（2）成組傳送方式每傳送一個(gè)字節(jié)后，DMAC要檢測(cè)（查詢）外設(shè)原來(lái)發(fā)出的DMA請(qǐng)求信號(hào)是否繼續(xù)有效，以決定是否繼續(xù)傳送（3）請(qǐng)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(jī)的DMA控制器系統(tǒng)板上采用一片可編程DMAC8237A，有4個(gè)獨(dú)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(jī)系統(tǒng)板上采用兩片8237A級(jí)連，級(jí)連后共有7個(gè)獨(dú)立的可編程DMA通道PC/AT微機(jī)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(shí)現(xiàn)DMA傳送,有8個(gè)獨(dú)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(jī)6.3.2DMA控制器8237A8237A的基本功能①有4個(gè)獨(dú)立的可編程DMA通道(可級(jí)連擴(kuò)展通道數(shù))②每個(gè)通道請(qǐng)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(qǐng)求傳送方式和級(jí)連方式④可在存儲(chǔ)器與外設(shè)間，也可以在存儲(chǔ)器與存儲(chǔ)器之間傳送數(shù)據(jù)，每次傳送的最大長(zhǎng)度可達(dá)64KB⑤可由外部輸入結(jié)束處理信號(hào)來(lái)結(jié)束DMA傳送或重新初始化8237A的外部引腳

DIP40主機(jī)接口外設(shè)接口其它電源線VCC、GNDCLK、RESETNC請(qǐng)求線DREQ0~DREQ3響應(yīng)線DACK0~DACK3過(guò)程結(jié)束信號(hào)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(qǐng)求傳送方式（4）級(jí)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(jí)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(gè)級(jí)連通道被響應(yīng)后，由相應(yīng)的從芯片來(lái)控制外設(shè)與存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的傳送。而主芯片僅對(duì)從芯片的DREQ請(qǐng)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(shí)序狀態(tài)SIS0初始態(tài)S1操作態(tài)S2讀出S3寫入Sw延長(zhǎng)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(gè)I/O端口地址，由地址線A3～A0控制選擇在PC機(jī)中，其端口地址為00H～0FH（表6.4）對(duì)于16位寄存器，先/后觸發(fā)器為0時(shí)，表示訪問(wèn)低8位；為1時(shí)訪問(wèn)高8位有幾個(gè)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(shí)應(yīng)注意⑴在編程開始時(shí)，要禁止8237A響應(yīng)DMA請(qǐng)求，初始化編程全部結(jié)束后，才允許其響應(yīng)DMA請(qǐng)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(qǐng)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(duì)DMA芯片進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)通過(guò)后，方可進(jìn)行DMA初始化編程初始化編程的步驟

①?gòu)?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(jì)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(qǐng)求寄存器⑧開放通道，允許該通道的DREQ啟動(dòng)DMA傳送例6.5PC機(jī)系統(tǒng)的BIOS芯片中編寫了對(duì)8237A的初始化和測(cè)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(cè)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(gè)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