電子科技大學,計算機組成原理5IO系統(tǒng)-5-DMA.ppt

1、第五節(jié) DMA方式及接口,5.5.1 DMA基本概念,1、定義 DMA方式是這樣一種方式,即直接依靠硬件在主存與I/O設備之間進行直接的數(shù)據(jù)傳送,傳送期間不需CPU干預，傳送結束后通常用中斷方式告知CPU。,2、特點與應用 特點： 響應隨機請求 一般不影響CPU程序執(zhí)行狀態(tài)，僅占用總線無程序切換 簡單的數(shù)據(jù)傳送,主要應用： 主存與高速I/O設備之間的簡單數(shù)據(jù)傳送。 大批量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 動態(tài)存儲器刷新,3、單字傳送方式與成組傳送 （1）單字傳送方式 DMA請求獲批準后，CPU讓出一個總線周期用于字或字節(jié)的DMA，再交回并重新判斷下一總線控制權，也稱為周期竊取或挪用。 （2）成組連續(xù)傳送方式 DM

2、A被批準后，連續(xù)占用若干總線周期，成組連續(xù)批量傳送，結束后將控制權交還給CPU。,4、硬件組織 DMA方式實現(xiàn)I/O設備與主存數(shù)據(jù)直傳時，應指明： 傳送方向、設備尋址信息、主存緩沖區(qū)首址和交換量等。,早期：由CPU和DMA接口協(xié)同控制 現(xiàn)代：設置專用的DMA控制器,5、程序準備（DMA初始化） 步驟： 向接口送出I/O設備的尋址信息。 向DMA控制器送出控制字，如傳送方向 向DMA控制器送出主存緩沖區(qū)首址 向DMA控制器送出交換量,5.5.2 DMA控制器與接口的連接,多路型DMA控制器,主機板,接口板,允許各設備以字節(jié)為單位交叉?zhèn)魉?，或以?shù)據(jù)塊為單位成組傳送。,1.DMA控制器功能,（1）接

3、收初始化信息,（傳送方向、主存首址、交換量）。,初始化,（2）接收外設DMA請求，,判優(yōu)，,向CPU申請總線。,傳送前,（3）接管總線權，發(fā)地址、讀/寫命令。,傳送期間,2.接口功能,（1）接收初始化信息,（外設尋址信息）。,初始化,（2）向DMA控制器發(fā)請求。,傳送前，外設準備好,（3）傳送數(shù)據(jù)。,傳送期間,1.系統(tǒng)連接方式,5.5.5 磁盤存儲器接口,兩級DMA控制器,（磁盤適配器）,主機板上DMA控制器：,適配器內(nèi)DMA控制器：,M 適配器,適配器 驅(qū)動器,2.硬盤適配器粗框,處理機接口,智能主控器,驅(qū)動器接口,EPROM控制邏輯：,I/O端口控制邏輯：,放有硬盤驅(qū)動程序(系統(tǒng)自檢時被引

4、入系統(tǒng)管理之下)。,（1）處理機接口(面向系統(tǒng)總線一側),接收CPU送來的端口地址、讀/寫命令，訪問處理機接口中的相應寄存器。,（2）智能主控器,微處理器：,執(zhí)行硬盤控制程序。,RAM：,扇區(qū)緩存(存放二個扇區(qū)數(shù)據(jù))。,ROM：,存放硬盤控制程序。,（3）驅(qū)動器接口(面向設備一側),DMA控制器：,控制主控RAM與驅(qū)動器之間的數(shù)據(jù)傳送。,硬盤控制邏輯：,向驅(qū)動器送出控制命令,并-串,控制串-并轉(zhuǎn)換：,寫盤：,主控RAM,驅(qū)動器,讀盤：,驅(qū)動器,串-并,主控RAM,驅(qū)動器控制邏輯：,驅(qū)動器狀態(tài)邏輯：,接收驅(qū)動器狀態(tài)信息,(選中、就緒、尋道完成)。,(驅(qū)動器選擇、尋道方向選擇、讀、寫)。,傳送串行數(shù)據(jù)。,(1)CPU向適配器送出驅(qū)動器號、圓柱面號、磁頭號、起始扇區(qū)號、扇區(qū)數(shù)等外設尋址信息；向DMA控制器送出傳送方向、主存首址、交換量等信息。,3.硬盤調(diào)用過程(DMA方式),(2)適配器啟動尋道，并用中斷方式判尋道是否正確。,(不正確，重新尋道；正確，啟動磁盤讀/寫。),(3)適配器準備好(讀盤：主控RAM滿一扇區(qū)；寫盤：主控RAM空一扇區(qū)）,提出DMA請求。,(4)CPU