计算机原理：第五章数字量输入输出7of7

1、 15.7 直接存储器存取DMADMA方式可以实现外部设备与存储器之间的数据高速传输DMA传送主要用于需要高速大批量数据传送的系统中，以提高数据的吞吐量 DMA传送方式的优点是以增加系统硬件的复杂性和成本为代价的 DMA传送虽然脱离CPU的控制，但并不是说DMA传送不需要进行控制和管理 DMA控制方式的目的和特点 2DMA控制器的基本功能能接收外设的请求，并向CPU发出DMA请求信号。当CPU发出DMA响应信号后，能接管对总线的控制，进入DMA操作方式。能寻址存储器，即能输出地址信息和修改地址。能向存储器和外设发出相应的读/写控制信号。能控制传送的字节数，判断DMA传送是否结束。在DMA传送结

2、束后，能发出DMA结束信号，释放总线，使CPU恢复正常工作。 5.7 直接存储器存取DMA 35.7 直接存储器存取DMAIntel 8237四通道可编程DMA控制器两重性： 主器件：可接管系统总线，DMAC 从器件：接受CPU读/写(编程)四通道分时工作，0通道的优先级最高 48237A的内部结构通道1通道3通道2模式寄存器当前地址寄存器屏蔽触发器请求触发器控制寄存器当前字节计数器基本字节计数器基地址寄存器暂存器状态寄存器DREQ1DACK1DREQ2DACK2DREQ3DACK3DREQ0DACK0HRQHLDACLKAENHOLDHLDAA3A0A7A4通道0IORIOWMEMRMEMW

3、EOPREADYRESETADSTBDB7DB0CS 8237A的内部结构与主要引脚 51. 寄存器P302 表5.12一、结构及引脚 6一、结构及引脚2. 引脚信号P302 图5.64 72. 引脚信号P302 图5.64AEN：输出，DMA地址有效,封锁CPU地址ADSTB：输出，DMA地址A15A8选通。 A15A8与DB7DB0 分时复用。 MEMR、MEMW：输出,8237控制总线时IOW、IOR：双向,CPU控制/8237控制 EOP：双向,DMA结束信号DREQi:DMA请求，DACKi: DMA响应这是8237和外设之间的联络 8HRQ:总线请求，HLDA:总线响应这是8237

4、和CPU之间的联络从联络过程来看，DMA和中断相似。但进入一个DMA过程后，8237不再采样DREQ信号，因此不能产DMA嵌套。CPUI/O接口HRQHLDADREQi8237DACKi 9DB7DB0 : CPU管理总线时是双向， DMA管理总线时先当地址线A15A8， 后常处三态A7A4 ：三态输出地址线，输出DMA地址A3A0 ： 双向地址信号CPU管理总线时是输入：8237被读/写,8237接管总线时输出DMA地址所谓DMA地址即DMA传送的存储器地址，共16位DMA传送数据的方式和中断完全不同 10内存CPUI/O接口HRQHLDADREQi8237DACKiABDBIOWMEMR图

5、示DMA存储器读的情况。若是DMA存储器写，则是IOR和MEMW同时有效。 118237A的工作过程就绪未就绪有效周期空闲周期向外提出HRQ单字节传送数据块传送接收到有效的DREQ接收到有效的HLDA就绪SiS3S2S1S0S0S1S4SWSW8237A的内部状态转换流程 12二、DMA有关的时序 (P304 图5.65) 131.通常处于空闲状态SI ，在SI时8237是从器件,与DMA有关的只是采样DREQ2.有DREQ无HLDA处于S0 ,S0时仍是CPU控制总线3. HLDA有效后进入DMA ，产生AEN (及ALE)，重复S1S4 DMA期间CPU只采样HRQ信号，一旦HRQ信号无效

6、马上收回总线。DMA有关的时序 14DMAC驱动的总线周期读存储器,同时写I/O端口,地址总线上是存储器地址P241图5.7 DMA存储器读 15CPU驱动的总线周期(存储器读)指令执行过程中各总线信号的变化时序 P238 图5.3 存储器读形成20位有效地址 16CPU驱动的总线周期(I/O 写)指令执行过程中各总线信号的变化时序。P240 图5.6 I/O 写真正的读/写在读/写信号的后沿附近完成 178237A的工作方式（1）工作模式 单字节传送模式 数据块传送模式 请求传送模式 级联模式 （2）操作类型 DMA读，用于把数据从存储器中读出，写入外设。 DMA写，用于将数据从外设中读出，

7、写入存储器中。 DMA校验，是一种空操作，并不是真正的DMA传送，只产生时序。地址信号、外设可以利用这样的时序进行校验。 18三、编程功能 1. 工作模式单字节传输模式：每次响应仅传送一字节即退出、重新对申请排队，PC上用户只能用单字节模式块传输模式：每次响应连续传送、由EOP结束请求传输模式：每传一字节后再查DREQ信号级连模式：主8237扩展接从8237 19级联 方式示意图 202. 操作类型3. 寄存器寻址P307 表5.13A3A2A1A0 通道号 读操作 写操作 0000 0 读当前地址寄存器 写基(当前)地址寄存器 0001 0 读当前字节数寄存器 写基(当前)字节数寄存器 10

8、00 公共 读状态寄存器 写命令寄存器 1100 公共 - 清除高/低触发器DMA读：读内存写外设DMA写：读外设写内存DMA校验：不发生实际读写 215功能编程命令字寄存器是四通道共用， 四通道用共同的命令字其它寄存器为各通道单独编程4数值编程起始地址:同时写 基 和 当前字节计数:字节数初值减1后再写均为16位数据，分高/低写，由高/低触发器指定原因：从0减到0FFFFH时才发出EOP信号结束DMA过程 22P308图5.66 8237的命令寄存器A3A2A1A0=1000 写 1个 23P309 图5.67 通道模式字(通道模式字)A3A2A1A0=1011 写 4个 24P309 图5

9、.68 请求寄存器(软件请求字)A3A2A1A0=1001 写 1个 25P309 图5.69 写屏蔽字（两种格式）A3A2A1A0=1010 A3A2A1A0=1111另：A3A2A1A0=1110 清除屏蔽所有位(全开放) 26P310 图5.70 状态寄存器A3A2A1A0=1000 读 1个 27三、系统中应用举例通道0：DRAM刷新， 8253 OUT1定时15s产生通道1：给用户用， 页面寄存器地址为83H通道2：软驱用，页面寄存器地址为81H通道3：硬盘用，页面寄存器地址为82H8237只有16位地址线，产生A15A0 ，20位地址的高4位实现写在页面寄存器中 28 页面寄存器：

10、存储DMA地址A19A16，用 OUT指令写，接收数据总 线上D3D0的数据例如: MOV AL , 08 OUT 83H , AL设置通道1页面地址为80000H。 29 OUT 0CH, AL ; 清除 高/低触发器 MOV AL, 0 OUT 02, AL ; 低位地址 00H OUT 02, AL ; 高位地址 MOV AL, 8 ; 页面地址 OUT 83H, AL ; 通道1页面寄存器 ; 得内存起始地址 80000H8237 应用举例 P310-311 30 MOV AX, 300H; 传输字节数DEC AX OUT 03, AL; 写通道1字节数低位MOV AL, AHOUT 03, AL ; 写通道1字节数高位 MOV AL, 49H ; 通道1模式字:单字节读，地址加1 OUT 0BH, AL ; 写模式寄存器MOV AL, 49H ; 命令字：DACK、DREQ低有效 ; 正常时序，固定优先权OUT 08H, AL ; 写命令字 31 MOV AL, 1 ; 清除通道1的屏蔽 OUT 0AH, AL ; 写屏蔽