接口技術(shù)課件：第七章 DMA接口

1、第七章 DMA接口7.1 DMA概述8237A DMA控制器習(xí)題2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.1 直接存儲器存取(DMA)概述DMA簡介CPUMEMI/O外設(shè)MOV AL，XXXXXH OUT YYYH，ALIN AL，XXXH MOV YYYYYH，ALCPUDMACMEMI/O外設(shè)A0A16, MEMR IOW, DACKi？2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.1 直接存儲器存取(DMA)概述DMAC的基本功能和工作過程CPUDMACMEMI/O外設(shè)A0A16, MEMR IOW, DACKDMAC的基本功能1 能接受CPU的編程，進行功能設(shè)定。2 能向CPU發(fā)出DMA請

2、求信號（HOLD）。3 在CPU響應(yīng)DMA請求（HLDA）之后接管總線。4 能發(fā)出地址信號和讀寫信號。5 能控制傳送數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)。6 能判斷DMA操作是否結(jié)束，并釋放總線的控制權(quán)，還給CPU。2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.1 直接存儲器存取(DMA)概述DMAC的基本功能和工作過程CPUDMACMEMI/O外設(shè)A0A16, MEMR IOW, DACKDMAC的工作過程1 CPU對DMAC進行初始化，設(shè)定存儲器首地址和數(shù)據(jù)長度。2 外部設(shè)備向DMAC發(fā)DMA請求信號（DREQ）。3 DMAC向CPU發(fā)DMA請求（HOLD）。5 CPU將總線控制權(quán)交給DMAC。6 DMAC向外部設(shè)備

3、發(fā)DMA應(yīng)答信號（DACK）。7 進行DMA傳送，由DMAC發(fā)地址信號和控制信號（循環(huán)）。4 CPU向DMAC發(fā)響應(yīng)請求信號（HLDA）。8 DMA傳送結(jié)束，DMAC撤除請求（HOLD），CPU重新控制總線。2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的引腳DB07IORIOWCSA03HRQHLDADREQ0DACK0MEMRMEMW連CPUHOLDHLDADREQ3DACK3IORIOW8237AEOPA47A815A03AENADSTB連外設(shè)2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和寄存器命

4、令寄存器狀態(tài)寄存器方式寄存器當前地址寄存器當前計數(shù)寄存器基地址寄存器基計數(shù)寄存器器暫存寄存器屏蔽寄存器通道0通道138237A2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的時序CLKSISIS0S0S1S2S3S4S2S3S4SIHRQDREQHLDAAENSIADSTBDB70A158A70DACKMEMR/IORMEMW/IOW2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所INTEL 8237A DMACDMAC的工作方式塊傳送方式：整個數(shù)據(jù)塊傳送期間，總線一直被DMAC控制，直到計數(shù)寄存器的值由0變成FFFFH，產(chǎn)生T/C信號。單字節(jié)傳送方式：也可以傳送

5、一個數(shù)據(jù)塊，但CPU至少可在兩次DMA傳送之間獲得一個完整的總線周期，即每傳送一個字節(jié)，就將總線控制權(quán)換給CPU。請求傳送方式：可連續(xù)傳送，直到遇到T/C或DREQ不再有效為止。 2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的傳送類型讀傳送：數(shù)據(jù)由主存儲器傳送到外部設(shè)備。寫傳送：數(shù)據(jù)由外部設(shè)備傳送到主存儲器。校驗傳送：假傳送。也產(chǎn)生地址和控制信號，但都視為無效。僅為了校驗內(nèi)部的尋址邏輯和控制邏輯是否正確。用戶不用這種方式。存儲器到存儲器傳送：將存儲器中的一個數(shù)據(jù)塊傳到另一個地方。2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DM

6、ACDMAC在PC機上的應(yīng)用在PC/XT上的應(yīng)用 （一片，四個8位通道） 通道0：系統(tǒng)動態(tài)存儲器（DRAM）的刷新。通道1：保留給用戶使用。通道2：內(nèi)存與軟盤之間的高速數(shù)據(jù)交換。通道3：內(nèi)存與硬盤之間的高速數(shù)據(jù)交換。通道2：內(nèi)存與軟盤之間的高速數(shù)據(jù)交換。通道0、1、36：均保留給用戶使用。在PC/XA上的應(yīng)用 （兩片級聯(lián)，從片四個8位通道，主片三個16位通道） 2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的16位通道8237A用在8086或80286為CPU的微型機上時，偶地址的數(shù)據(jù)總是出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線D70上，奇地址的數(shù)據(jù)出現(xiàn)在D158上。而8237A

7、只有8位數(shù)據(jù)線，對連續(xù)的I/O端口進行讀寫時，則需要進行轉(zhuǎn)換。為簡化設(shè)計，就直接將主片8237A設(shè)計成16位通道，即將地址總線上的AB0空著，AB1、2與8237A的A0、1相連。內(nèi)部16個寄存器的I/O端口號均為偶地址。在進行DMA傳送時，DMAC發(fā)出的地址A150實際上是與地址總線AB161相連，AB0置0（BHE=1）。這樣，存儲器與外部設(shè)備之間是進行的16位數(shù)據(jù)交換。8237AA0A1A2A15AB0AB1AB2AB3AB16“0”MEMI/OBLE=0BHE=12011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的地址擴展頁地址寄存器8237AA0A

8、15A16A23BUSMEM頁地址寄存器基地址寄存器當前地址寄存器當前計數(shù)寄存器例：頁地址為0001B，基地址為0FFF0H，計數(shù)值為000FH。0001 ： FFF0H 000EH0001 ： FFF1H 000DH0001 ： FFFEH 0000H0001 ： FFFFH FFFFH=T/C信號 2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的地址擴展（續(xù)）段溢出：指定的物理區(qū)域跨越了兩個物理頁?；刂?計數(shù)值FFFFH例：頁地址為0001B，基地址為0FFF0H，計數(shù)值為0010H。0001 ： FFF0H 000FH0001 ： FFF1H 0

9、00EH0001 ： FFFEH 0001H0001 ： FFFFH 0000H=T/C信號 0001 ： 0000H FFFFH=T/C信號 0002 ： 0000H FFFFH=T/C信號跨頁的條件：跨頁的傳送：分兩次傳送跨頁練習(xí)2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的編程舉例-8237A通道2的初始化子程序例：將一個扇區(qū)的數(shù)據(jù)從軟盤傳送到內(nèi)存。入口條件：ES：BX=緩沖區(qū)的首地址，出口條件：CF=0，初始化正常；CF=1，DMA段溢出。編寫主程序04H=08H46H=0BHES：BX=DL：BXBXC清先后觸發(fā)器BL=04HBH=04HDL

10、=81H0FFH=05H01H=05H02H=0AH10H=08H開始返回NY2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC在PC機中的電路244670373A03/A47A07BUSDB07XA07ADSTBA1619A815XD03XA0、1CPUDREQ1DREQ2DREQ3DACK2DREQ0DACK0DACK1DACK3AENBUSBUS頁地址RARBWA WB AEN-BRD442011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所7.2 INTEL 8237A DMACDMAC的應(yīng)用-輸入（I/O）D07來自外設(shè)BUSDMA請求DB07RESETDACKCLR+5VCPDQ74LS74DREQ允許DMA請求74LS347QDCPIORE單字節(jié)傳送2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所習(xí) 題1 什么是DMA？ 什么是DMAC？2 在什么情況下需要DMA方式傳送？3 試述DMAC的功能及工作過程。4 8237A有幾個通道？每個通道是否完全獨立？5 8237A 有幾種工作方式? 有幾種傳送類型？6 8237A的先/后觸發(fā)器具有什么功能？ 2011/10東北大學(xué)計算機系統(tǒng)研究所習(xí) 題8. 在PC系列機上使用8237A時為什么要增加頁寄存器?PC/XT與PC/AT機的頁寄存器是否相同?9. 8237A是怎樣與像80286這樣的16位CPU相