第07章-IO接口及数据传输要点.ppt

1 微型计算机原理及其应用 第七章 输入 输出接口和数据传输 湖南文理学院计算机学院 2 第七章 输入 输出接口和数据传输 输入 输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式 3 第七章 输入 输出接口和数据传输 输入 输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式 4 第七章 输入 输出接口和数据传输 接口功能 什么是输入 输出设备 计算机有各种用途 但不论用于何种场合 都离不开信息处理 所处理的信息 均要由输入设备提供 而处理后的结果数据 则要送给输出设备 以各种形式报告给用户 例如 键盘 鼠标器 磁盘和扫描仪等是大家熟悉的输入设备 而磁盘 CRT显示器 打印机 X Y绘图仪等则是最常见的输出设备 亦即能够完成输入 输出操作的设备就叫输入 输出设备 简称外设或I O设备 5 第七章 输入 输出接口和数据传输 接口功能 输入 输出设备与CPU信息交换时有什么问题 外部设备种类繁多 从工作原理来讲 可分为机械式 电动式 电子式和其它形式等几类 它们对所传输的信息的要求也各不相同 这就给计算机和外设之间的信息交换带来以下一些问题 1 速度不匹配 CPU的速度很高 而外设的速度要低得多 而且不同的外设速度差异甚大 它们之中既有每秒钟能传送兆位数量级的硬磁盘 也有每秒钟只能打印百位字符的串行打印机或速度更慢的键盘 2 信号电平不匹配 CPU所使用的信号都是TTL电平 而外设大多是复杂的机电设备 往往不能用TTL电平所驱动 必须有自己的电源系统和信号电平 3 信号格式不匹配 CPU系统总线上传送的通常是8位 16位或32位的并行数据 而各种外设使用的信息格式各不相同 有些设备上用的是模拟量 而有些是数字量或开关量 有些设备上的信息是电流量 而有些却是电压量 有些设备采用串行方式传送数据 而有些则用并行方式 4 时序不匹配 各种外设都有自己的定时和控制逻辑 与计算机的CPU时序不一致 6 第七章 输入 输出接口和数据传输 接口功能 什么是输入 输出接口 因此 要实现外部设备与主机之间的连接 connection 和信息交换 必须经过一个数据转换和传输的设备 这种设备 我们叫做I O接口 interface 7 第七章 输入 输出接口和数据传输 接口功能 输入 输出接口及其功能I O接口 I O接口是指把外设同微型计算机连接起来实现数据传送的中间控制电路 接口的功能有 1 数据格式转换功能 串 并转换 2 联络功能 协调数据传送的状态信息 3 速度匹配功能 4 寻址功能 8 第七章 输入 输出接口和数据传输 输入 输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式 9 第七章 输入 输出接口和数据传输 CPU和I O设备间的信号 CPU和外设之间需要交换三种信息数据信息 送入CPU进行加工处理的信息或输出到外设的运算结果 数字量 通常由键盘 磁盘驱动器等读入的信息 或由CPU送给打印机 磁盘驱动器 显示器或绘图仪的信息 它们是二进制形式数据或ASCII码表示的数据及字符 模拟量 当微型计算机用于控制时 多数情况下的输入信息是现场连续变化的物理量 它们常常需要被转化成电压或电流信号 然后进行模拟 数字 A D 转换 变成数字量 送入计算机 相反 输出控制时又要将数字量转换成模拟量 D A 来驱动被控对象 开关量 开关量可以表示两个状态 如开关的通 断 电机的启动和停止等 常常可以把一组开关量组成一个数字量 以便于计算机的处理 控制信息 是CPU发出的 用以控制外设的工作方式或外设的启动和停止 状态信息 反映了外设当前所处的工作状态 是外设通过接口送给CPU的信号 10 第七章 输入 输出接口和数据传输 CPU和I O设备间的信号 CPU和外设之间需要交换三种信息CPU与外设之间不是直接交换数据 控制 状态信息 而是通过接口间接传送的 以上三种信息在形式上都是二进制代码 它们都是通过DB来传送的 分别放在接口内的不同端口中 而接口对DB上数据识别其类型是根据相应的端口地址来进行 11 第七章 输入 输出接口和数据传输 输入 输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式 12 第七章 输入 输出接口和数据传输 I O端口和寻址方式 接口部件的I O端口CPU与外设通信时 传送的信息主要包括数据信息 状态信息和控制信息 在接口电路中 这些信息分别进入不同的寄存器 通常将这些寄存器和它们的控制逻辑统称为I O端口 即 I O端口 是指I O接口中CPU可以读 写的寄存器 一般接口通常有数据端口 控制端口 状态端口 数据端口 数据端口是用来存放外设送往CPU的数据或CPU要输出到外设去的数据 这些数据是主机和外设之间交换的最基本的信息 长度一般为1 2字节 数据端口主要起数据缓冲的作用 状态端口 状态端口是用来指示外设的当前状态 每种状态用1位表示 每个外设可以有几个状态位 它们可由CPU读取 以测试或检查外设的状态 决定程序的流程 控制端口 它用来存放CPU向接口发出的各种命令和控制字 以便控制接口或设备的动作 常见的命令信息位有启动位 停止位 允许中断位等 接口芯片不同 控制字的格式和内容是各不相同的 常见的控制字有方式选择控制字 操作命令字等 13 第七章 输入 输出接口和数据传输 I O端口和寻址方式 I O端口的寻址方式CPU对外设的访问实质上是对I O接口电路中相应的端口进行访问 因此和存储器那样 也需要由译码电路来形成I O端口地址 I O端口的编址方式有两种 存储器映象编址方式和独立编址方式 存储器映像编制方式 在这种编址方式中 将外设接口地址和内部存储器地址统一安排在内存的地址空间中 即把内存地址分配给外设 由外设来占用这些地址 用于外设的这些地址 存储器不能再使用 独立编制方式 在这种编址方式中 内存地址空间和外设地址空间是相互独立的 例如 在8086CPU中 内存地址是连续的1M字节 从00000H FFFFFH 而外设的地址范围从0000H FFFFH 它们相互独立 互不影响 14 第七章 输入 输出接口和数据传输 I O端口和寻址方式 I O端口的寻址方式 15 第七章 输入 输出接口和数据传输 输入 输出接口功能CPU和输入输出设备间的信号接口部件的I O端口和寻址方式CPU和外设间的数据传送方式 16 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 在计算机的操作过程中 最基本的最大量的操作是数据传送 在微机系统中 数据主要在CPU 存储器和I O接口之间传送 在数据传送过程中 关键问题是数据传送的控制方式 微机系统中的数据传送的控制方式主要有软件传送方式 程序控制方式 和硬件传送方式 主要是DMA直接存储器存取 方式 其中 程序控制方式又包括 无条件传送方式 查询传送方式和中断传送方式 17 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 无条件传送方式无条件传送方式也称为同步传送方式 主要用于对简单外设进行操作 或者外设的定时是固定的或已知的场合 也就是说 这类外设在任何时刻均已准备好数据或处于接收数据状态 或者在某些固定时刻 它们处在数据就绪或准备接收状态 因此程序可以不必检查外设的状态 而在需要进行输入或输出操作时 直接执行输入输出指令 无条件传送方式一般用于控制CPU与低速接口之间的信息交换 例如开关 温度 压力流量等 A D 转换器 由于这些信号变换缓慢 当需要采集这些数据时 外设已经将数据准备就绪了 因此无需检查端口的状态 就可以立即采集数据 由于数据保持时间相对于CPU的处理时间长得多 故输入端可直接用输入缓冲器与CPU的数据总线相连 若外设是输出设备 一般要求接口有锁存能力 也就是CPU送给外设的数据应该在接口中保持一段时间 其原因是外设的速度较慢 所以要求CPU送到接口的数据能保持到外设动作相适应的时间 18 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 无条件传送方式 例6 1 图中外设是简单的发光二极管 此外设的接口是用锁存器来实现的 锁存器在打入脉冲CP上升沿将输入端D的数据锁存在它的输出Q端 编写点亮二极管的程序 端口地址为0000H MOVAL 81HMOVDX 0000H 送端口地址OUTDX AL 点亮发光二极管 19 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 无条件传送方式 例6 2 类似于例6 1中 让接在Q0 Q7上的二极管自上而下轮流点亮3s 编写程序实现 MOVAL 01H 使Q0为1 LED0先亮LOP OUT0000H AL 将信息送0000H端口CALLDELAY 调用延时3S子程序ROLAL 1 小循环左移1位JMPLOP 循环点亮LED 20 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 查询传送方式查询传送也称条件方式传送 用查询方式传送时 CPU通过执行程序不断读取并测试外设的状态 如果外设处于准备好状态 输入设备 或者空闲状态 输出设备 则CPU执行输入指令或输出指令与外设交换信息 因此 接口电路除了有传送数据的端口 还要求有传送状态的端口 对于条件传送来说 一个数据传送过程由3个环节组成 CPU从接口中读取状态字 CPU检测状态字的对应位是否满足 就绪 的条件 如果不满足 则回到前一步读取状态字 如状态字表明外设已处于 就绪 状态 则传送数据 21 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 查询传送方式 22 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 查询传送方式 23 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 查询传送方式 例6 3 现欲将48000H为首地址的顺序100个单元的数据 利用查询方式输出到外设 外设经输入输出接口与8086的系统总线连接 CPU通过三态接口 74LS244 可以查询外设的状态 而且当外设状态信号 1时 可以接收CPU由锁存器 74LS273 输出的数据 0时 表示外设处于忙状态 不能接收数据 两个端口地址都是00FFH 24 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 查询传送方式START MOVAX 4000HMOVDS AXMOVSI 8000HMOVCX 100GOON MOVDX 00FFHWAIT INAL DXANDAL 01HJZWAITMOVAL SI OUTDX ALINCSILOOPGOONRET 25 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 查询传送方式当系统中有多个外设时查询方式如何工作 由图可见 CPU逐个外设进行查询 若发现那个外设准备就绪 就对该外设实施数据传送 然后再对下一外设查询 依次循环 结果 在查询过程中 CPU不能做别的事情 这就大大降低了CPU的效率 而且 假如某一外设刚好在查询过后处于就绪状态 那么它必须等到CPU查询完所有外设 再次查询此外设时才能发现它处于就绪状态 而后对此外设服务 这样就不能对外设进行实时数据交换 这对许多实时性要求较高的外设来说 就有可能丢失数据 26 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 查询传送方式优点 接口电路和程序设计都较为简单 容易实现 缺点 CPU外设不能并行工作 CPU的效率低 外设得不到及时响应 适用场合 这种传送方式适用于一般工作速度较慢的外设 特别是外设数量不多 实时性要求不高的场合 27 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 中断传送方式中断传送方式会在每次外设准备好或空闲时 主动向CPU发出中断请求 以示要传送数据 CPU响应该请求后 执行中断服务程序 实现与外设的数据传送 其工作过程简述如下 暂停主程序 实现程序的转移 即中断响应 保护和恢复有关寄存器的内容 执行I O操作 并实现内存 累加器 端口之间的传送 实现中断返回 28 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 中断传送方式 29 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 中断传送方式优点 系统的工作效率高 CPU I O设备可以并行工作 外设可以主动向CPU请求 能够得到CPU的及时响应 缺点 每次传送数据 CPU都要做许多额外的工作 传送速度仍然不是很快 适用场合 这种方式适用于一般工作速度不是很快的外设 特别是实时控制 检测场合 30 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 DMA DirectMemoryAccess 控制方式中断控制的I O虽然克服了查询方式I O的缺点 能够快速响应I O传送的请求 但是I O设备的服务仍然是由软件实现 为完成一个字节 字 的数据传送 CPU必须执行很多额外的工作 当要求快速进行数据传送的场合 执行上述过程已无法满足系统实时性的要求 这时可以采用直接存储器存取 由DMA控制器实现外设 存储器间的直接传送 采用DMA方式传送数据时 需要一块专门的硬件电路 通常叫DMA控制器 对整个数据传送过程进行管理 这种控制器能给出访问内存所需要的地址信息 并能自动修改地址指针 也能设定和修改传送的字节数 还能向存储器和外设发出相应的读 写控制信号 在DMA传送结束后 它能释放总线 把对总线的控制权又交还给CPU 因此采用DMA方式传输数据时 不需要进行保护和恢复断点及现场之类的额外操作 一旦进入DMA操作 就可直接在硬件的控制下快速完成一批数据的交换任务 数据传送的速度基本上取决于外设和存储器的存取速度 31 第七章 输入 输出接口和数据传输 数据传送方式 DMA DirectMemoryAccess 控制方式 32 DMA控制器8237为了提高数据传送的速率 人们提出了直接存储器存取 DMA 的数据传送控制方式 即在一定时间段内 由DMA控制器取代CPU 获得总线控制权 来实现内存与外设或者内存的不同区域之间大量数据的快速传送 典型的DMAC的工作电路如右图所示 33 DMA数据传送的工作过程 1 外设向DMAC发出DMA传送请求 2 DMAC通过连接到CPU的HOLD信号向CPU提出DMA请求 3 CPU在完成当前总线操作后会立即对DMA请求做出响应 CPU的响应包括两个方面 一方面 CPU将控制总线 数据总线和地址总线浮空 即放弃对这些总线的控制权 另一方面 CPU将有效的HLDA信号加到DMAC上 用此来通知DMAC CPU已经放弃了总线的控制权 4 待CPU将总线浮空 即放弃了总线控制权后 由DMAC接管系统总线的控制权 并向外设送出DMA的应答信号 5 由DMAC送出地址信号和控制信号 实现外设与内存或内存不同区域之间大量数据的快速传送 6 DMAC将规定的数据字节传送完之后 通过向CPU发HOLD信号 撤消对CPU的DMA请求 CPU收到此信号 一方面使HLDA无效 另一方面又重新开始控制总线 实现正常取指令 分析指令 执行指令的操作 34 注意 在内存与外设之间进行DMA传送期间 DMAC控制器只是输出地址及控制信号 而数据传送是直接在内存和外设端口之间进行的 并不经过DMAC 对于内存不同区域之间的DMA传送 则应先用一个DMA存储器读周期将数据从内存的源区域读出 存入到DMAC的内部数据暂存器中 再利用一个DMA存储器写周期将该数据写到内存的目的区域中去 35 8237的组成和工作原理一 DMA控制器芯片Intel8237的性能概述Intel8237是8086 8088微机系统中常用的DMAC芯片 有如下性能 1 含有4个相互独立的通道 每个通道有独立的地址寄存器和字节数寄存器 而控制寄存器 状态寄存器为四个通道所共用 2 每个通道的DMA请求可以分别被允许 禁止 3 每个通道的DMA请求有不同的优先权 可以通过程序设置为固定的或者是循环 旋转 的方式 4 通道中地址寄存器的长度为16位 因而一次DMA传送的最大数据块的长度为64K字节 5 8237有4种工作方式 分别为 单字节传送 数据块传送 请求传送 级连方式 6 允许用输入信号来结束DMA传送或重新初始化 7 8237可以级连以增加通道数 36 DMA方式的适用场合 1 硬盘和软盘的输入 输出 2 快速通信通道输入 输出 3 多处理机和多程序数据块传送 4 扫描操作 图象显示 5 高速数据采集 特点 DMA方式适用于成组传送数据的场合 每次传送之前要对DMAC进行初始化 CPU要对DMAC写入20 30个字节的控制字 缺点 1 DMA期间 CPU不占总线 因而不能做其它工作 2 CPU对DMAC初始化占有额外时间 3 增加硬件 提高成本 使电路复杂 因此对于数据块短 需频繁DMAC初始化的场合 CPU来得及处理的情况 就不必采用DMA方式 37 二 8237的结构与引脚 38 8237的方框图如上页所示 主要包含以下几个部分 1 四个独立的DMA通道每个通道都有一个16位的基地址寄存器 一个16位的基字节数计数器 一个16位的当前地址寄存器和一个16位的当前字节数计数器及一个8位的方式寄存器 方式寄存器接收并保存来自于CPU的方式控制字 使本通道能够工作于不同的方式下 2 定时及控制逻辑电路对在DMA请求服务之前 CPU编程对给定的命令字和方式控制字进行译码 以确定DMA的工作方式 并控制产生所需要的定时信号 3 优先级编码逻辑对通道进行优先级编码 确定在同时接收到不同通道的DMA请求时 能够确定相应的先后次序 通道的优先级可以通过编程确定为是固定的或者是循环的 39 4 共用寄存器除了每个通道中的寄存器之外 整个芯片还有一些共用的的寄存器 包括1个16位的地址暂存寄存器 1个16位的字节数暂存寄存器 1个8位的状态寄存器 1个8位的命令寄存器 1个8位的暂存寄存器 1个4位的屏蔽寄存器和1个4位的请求寄存器等 8237内部寄存器的类型和数量如下表所示 其中 凡数量为4个的寄存器 则每个通道一个 凡数量只有一个的 则为各通道所公用 5 8237的数据引线 地址引线都有三态缓冲器 因而可以接也可以释放总线 40 41 42 8237 40DIP 的引脚功能如下 1 CLK 时钟信号输入引脚 对于标准的8237 其输入时钟频率为3MHz 对于8237 2 其输入时钟频率可达5MHz 2 CS 芯片选择信号 输入引脚 3 RESET 复位信号 输入引脚 用来清除8237中的命令 状态请求和临时寄存器 且使字节指针触发器复位并置位屏蔽触发器的所有位 即使所有通道工作在屏蔽状态 在复位之后 8237工作于空闲状态 4 READY 外设向8237提供的高电平有效的 准备好 信号输入引脚 若8237在S3状态以后的时钟下降沿检测到READY为低电平 则说明外设还未准备好下一次DMA操作 需要插入SW状态 直到READY引脚出现高电平为止 5 DREQ0 DREQ3 外设的DMA请求信号输入引脚 对应于四个独立的通道 DREQ的有效电平可以通过编程来加以确定 优先级可以固定 也可以循环 43 6 DACK0 DACK3 对相应通道DREQ请求输入信号 DMAC的应答信号输出引脚 7 HRQ 8237向CPU提出DMA请求的输出信号引脚 高电平有效 8 HLDA CPU对HRQ请求信号的应答信号输入引脚 高电平有效 9 DB0 DB7 8条双向三态数据总线引脚 在CPU控制系统总线时 可以通过DB0 DB7对8237编程或读出8237的内部状态寄存器的内容 在DMA操作期间 由DB0 DB7输出高8位地址信号A8 A15 并利用ADSTB信号锁存该地址信号 在进行内存不同区域之间的DMA传送时 除了送出A8 A15地址信号外 还分时输入从存储器源区域读出的数据 送入8237的暂存寄存器中 等到存储器写周期时 再将这些数据通过这8个引脚 由8237的暂存寄存器送到系统数据总线上 然后写入到规定的存储单元中去 10 A3 A0 4条双向三态的低位地址信号引脚 在空闲周期 接收来自于CPU的四位地址信号 用以寻址8237内部的不同的寄存器 组 在DMA传送时 输出要访问的存储单元或者I O端口地址的低4位 44 11 A7 A4 4条三态地址信号输出引脚 在DMA传送时 输出要访问的存储单元或者I O端口地址的中4位 12 IOR 低电平有效的双向三态信号引脚 在非DMA周期 它是一条输入控制信号 CPU利用这个信号读取8237内部状态寄存器的内容 而在DMA传送时 它是读端口控制信号输出引脚 与相配合 使数据由外设传送到内存 13 IOW 低电平有效的双向三态信号引脚 写信号 其功能与IOR相对应 14 MEMR 低电平有效的双向三态信号引脚 用于DMA传送 控制存储器的读操作 15 MEMW 低电平有效的双向三态信号引脚 用于DMA传送 控制存储器的写操作 16 AEN 高电平有效的输出信号引脚 由它把锁存在外部锁存器中的高8位地址送入系统的地址总线 同时禁止其它系统驱动器使用系统总线 45 17 ADSTB 高电平有效的输出信号引脚 此信号把DB7 DB0上输出的高8位地址信号锁存到外部锁存器中 18 EOP 双向 当字节数计数器减为0时 在上输出一个有效的低电平脉冲 表明DMA传送已经结束 也可接收外部的信号 强行结束8237的DMA操作或者重新进行8237的初始化 当不使用端时 应通过数千 的电阻接到高电平上 以免由它输入干扰信号 19 5V GND及N C引脚三 8237的工作方式8237的各个通道在进行DMA传送时 有四种工作方式 1 单字节传送方式每次DMA操作仅传送一个字节的数据 完成一个字节的数据传送后 8237将当前地址寄存器的内容加1 或减1 并将当前字节数寄存器的内容减1 每传送完这一个字节 DMAC就将总线控制权交回CPU 46 2 数据块传送在这种传送方式下 DMAC一旦获得总线控制权 便开始连续传送数据 每传送一个字节 自动修改当前地址及当前字节数寄存器的内容 直到将所有规定的字节全部传送完 或收到外部信号 DMAC才结束传送 将总线控制权交给CPU 一次所传送数据块的最大长度可达64KB 数据块传送结束后可自动初始化 3 请求传送只要DREQ有效 DMA传送就一直进行 直到连续传送到字节计数器为0或外部输入使变低或DREQ变为无效时为止 4 级联方式利用这种方式可以把多个8237连接在一起 以便扩充系统的DMA通道数 下一级的HRQ接到上一级的某一通道的DREQ上 而上一级的响应信号DACK可接下一级的HLDA上 P424 在级联方式下 当第二级8237的请求得到响应时 第一级8237仅应输出HRQ信号而不能输出地址及控制信号 因为 第二级的8237才是真正的主控制器 而第一级的8237仅应起到传递DREQ请求信号及DACK应答信号的作用 47 四 8237的DMA传输类型DMA所支持的DMA传送 可以在I O接口到存储器 存储器到I O接口及内存的不同区域之间进行 它们具有不同的特点 所需要的控制信号也不相同 1 I O接口到存储器的传送当进行由I O接口到存储器的数据传送时 来自I O接口的数据利用DMAC送出的控制信号 将数据输送到系统数据总线D0 D7上 同时 DMAC送出存储器单元地址及控制信号 将存在于D0 D7上的数据写入所选中的存储单元中 这样就完成了由I O接口到存储器一个字节的传送 同时DMAC修改内部地址及字节数寄存器的内容 2 存储器到I O接口与前一种情况类似 在进行这种传送时 DMAC送出存储器地址及控制信号 将选中的存储单元的内容读出放在数据总线D0 D7上 接着 DMAC送出控制信号 将数据写到规定的 预选中 端口中去 而后MDAC自动修改内部的地址及字节数寄存器的内容 48 3 存储器到存储器8237具有存储器到存储器的传送功能 利用8237编程命令寄存器 可以选择通道0和通道1两个通道实现由存储器到存储器的传送 在进行传送时 采用数据块传送方式 由通道0送出内存源区域的地址和控制信号 将选中内存单元的的数据读到8237的暂存寄存器中 通道0修改地址及字节数寄存器的值 接着由通道1输出内存目的区域的地址及控制信号 将存放在暂存寄存器中的数据 通过系统数据总线 写入到内存的目的区域中去 然后通道1修改地址和字节数寄存器的内容 通道1的字节计数器减到零或外部输入时可结束一次DMA传输过程 五 8237各个通道的优先级8237有两种优先级方案可供编程选择 1 固定优先级 优先级固定 通道0最高 通道3最低 2 循环优先级 规定刚被服务通道的优先级最低 依次循环 这就可以保证4个通道的优先级是动态变化的 若3个通道已经被服务则剩下的通道一定是优先级最高的 49 六 8237的内部寄存器组8237有4个独立的DMA通道 有许多内部寄存器 前面表已简单介绍过 下面详细介绍 1 基地址寄存器用以存放16位地址 只可写入而不能读出 在编程时 它与当前地址寄存器被同时写入某一起始地址 可用作内存区域的首地址或末地址 在8237进行DMA数据传送的工作过程中 其内容不发生变化 只是在自动预置时 其内容可被重新写到当前地址寄存器中去 2 基字节数寄存器用以存放相应通道需要传送数据的字节数 只可写入而不能读出 在编程时它与当前字节数寄存器被同时写入要传送数据的字节数 在8237进行DMA数据传送的工作过程中 其内容保持不变 只是在自动预置时 其内容可以被重新写到当前字节数寄存器中去 50 3 当前地址寄存器存放DMA传送期间的地址值 每次传送后自动加l或减l CPU可以对其进行读写操作 在选择自动预置时 每当字节计数值减为0或外部有效后 就会自动将基地址寄存器的内容写入当前地址寄存器中 恢复其初始值 4 当前字节数寄存器存放当前的字节数 每传送一个字节 该寄存器的内容减1 当计数值减为0或接收到来自外部的信号时 会自动将基字节数寄存器的内容写入该寄存器 恢复其初始计数值 即为自动预置 5 地址暂存寄存器和字节数暂存寄存器这两个16位的寄存器和CPU不直接发生关系 我们也不必要对其进行读 写操作 因而对如何使用8237没有影响 51 6 方式寄存器每个通道有一个8位的方式寄存器 但是它们占用同一个端口地址 用来存放方式字 依靠方式控制字本身的特征位来区分写入不同的通道 用来规定通道的工作方式 各位的作用如下 52 自动预置就是当某一通道按要求将数据传送完后 又能自动预置初始地址和传送的字节数 而后重复进行前面已进行过的过程 校验传送就是实际并不进行传送 只产生地址并响应信号 不产生读写控制信号 用以校验8237的功能是否正常 53 7 命令寄存器8237的命令寄存器存放编程的命令字 54 8 请求寄存器用于在软件控制下产生一个DMA请求 就如同外部DREQ请求一样 这种软件请求只用于通道工作在数据块传送方式之下 55 9 屏蔽寄存器8237的屏蔽字有两种形式 1 单个通道屏蔽字 每次只能选择一个通道 其中D1D0的编码指示所选的通道 D2 l表示禁止该通道接收DREQ请求 当D2 0时允许DREQ请求 2 四通道屏蔽字 可以利用这个屏蔽字同时对8237的4个通道的屏蔽字进行操作 故又称为主屏蔽字 该屏蔽字的格式如下图所示 它与单通道屏蔽字占用不同的I O接口地址 以此加以区分 56 10 状态寄存器状态寄存器存放各通道的状态 CPU读出其内容后 可得知8237的工作状况 主要有 哪个通道计数已达到计数终点 对应位为1 哪个通道的DMA请求尚未处理 对应位为1 57 11 暂存寄存器用于存储器到存储器传送过程中对数据的暂时存放 12 字节指针触发器这是一个特殊的触发器 用于对前述各16位寄存器的寻址 由于前述各16位寄存器的读或写必须分两次进行 先低字节后高字节 为此 要利用字节指针触发器 当此触发器状态为0时 进行低字节