计算机组成原理输入输出系统——DMA方式
输入输出系统——DMA方式
- DMA方式的特点
- DMA和程序中断两种方式的数据通路
- DMA与主存减缓数据的三种方式
- 停止CPU访问主存
- 周期挪用（周期窃取）
- DMA与CPU交替访问
- DMA接口的功能和组成
- DMA接口功能
- DMA接口组成
- DMA的工作过程
- DMA传送过程
- 预处理
- DMA传送过程的示意
- 数据传送过程（输入）
- 数据输出过程
- 后处理
- DMA接口与系统的连接方式
- 具有公共请求线的DMA
- 独立的DMA请求
- DMA方式与程序中断方式的比较
- DMA接口类型
- 选择型
- 多路型
- 多路型DMA接口的工作原理
DMA方式的特点
DMA和程序中断两种方式的数据通路
DMA与主存减缓数据的三种方式
停止CPU访问主存
总线的控制权，内存的访问权交给了DMA接口
优点：
控制简单
适合大量数据传送
缺点：
未充分发挥CPU对主存的利用
周期挪用（周期窃取）
DMA访问主存的三种情况：
- CPU此时不访存
- CPU正在访存
- CPU与DMA同时请求访存，此时CPU将总线控制权交给DMA
DMA与CPU交替访问
CPU工作周期：
C1：专供DMA访存
C2：专供CPU访存
特点：
不需要申请建立和归还总线的使用权
DMA接口的功能和组成
DMA接口功能
- CPU申请DMA传送
- 处理总线控制权的转交
- 管理系统总线，控制数传送
- 确认数据传送的首地址和长度，修正传送过程中的数据地址和长度
- DMA传送结束是，给出操作完成信号
DMA接口组成
AR：地址寄存器
WC：计数器
DAR：设备地址寄存器
BR：数据缓存器
HRQ：总线使用请求信号
HLDA：应答信号
DREQ：设备请求信号
DACK：控制信号
DMA的工作过程
DMA传送过程
预处理、数据传送、后处理
预处理
- 输入输出
- 设备地址—DMA的DAR（设备地址寄存器）
- 主存地址—DMA的AR（地址寄存器）
- 传送字数—DMA的WC（计数器）
DMA传送过程的示意
CPU
数据传送
数据传送过程（输入）
图片
- 设别向BR（数据缓冲器）送数据
- 设别向DMA控制逻辑发送DREQ（设备请求信号）
- DMA控制逻辑电路向总线发送HRQ（总线占用请求）
- CPU通过总线向DMA发送HLDA（应答信号）总线由DMA控制
- AR（地址寄存器）给出地址信号
- 设备发送控制信号
- BR（数据缓冲器）发送数据（通过数据线）给主存（AR+1、WC+1、判断是否溢出）
- 中断请求
数据输出过程
图片
- BR—设备（数据）
- 设备—DMA控制逻辑（请求信号）
- DMA控制逻辑—CPU（主存、总线控制权请求信号）
- CPU—DMA控制逻辑（应答信号）
- AR—主存（内存地址）
- DMA控制逻辑—设备（传送数据控制信号）
- 主存—BR（传送数据）
注：通过总线；AR、WC设值并修改 - WC—中断机构（溢出信号）
- 中断机构—CPU（后处理信号）
后处理
- 校验送入主存的数据是否正确
- 是否继续使用DMA
- 传送传送过程是否正确，错误则转诊断程序
- 由中断服务程序完成
DMA接口与系统的连接方式
具有公共请求线的DMA
独立的DMA请求
DMA方式与程序中断方式的比较
| 程序中断方式 | DMA | |
|---|---|---|
| 数据传送 | 程序 | 硬件 |
| 相应时间 | 指令执行结束 | 存取周期结束 |
| 处理异常情况 | 能 | 不能 |
| 中断请求 | 传送数据 | 后处理 |
| 优先级 | 低 | 高 |
DMA接口类型
选择型
物理上连接多个设备，逻辑上只允许连接一个设别
多路型
物理上连接多个设备，逻辑上连接多个设别，数据准备多个，数据传送一个；
多路型DMA接口的工作原理
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