微型计算机之直接存储器存取.pdf

5.7直接存储器存取DMA DMA传送的特点 在一般的程序控制传送方式（包括 查询与中断方式）下数据从存储器送到 外设，或从外设送到存储器，都要经过 CPU的累加器中转，再加上检查是否传 送完毕以及修改内存地址等操作都由程 序控制，要花费不少时间。 采用DMA传送方式是让存储器与外设，或外 设与外设之间直接交换数据，不需经过累加器， 减少了中间环节，并且内存地址的修改，传送完 毕的结束报告都由硬件完成，因此大大提高了传 输速度。 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，因 为DMA方式和程序控制方式相比，是 用硬件控制代替了软件控制。另外， DMA传送期间CPU被挂起，部分或完 全失去对系统总线的控制，这可能会 影响CPU对中断请求的及时响应与处 理。因此，在一些小系统或速度要求 不高、数据传输量不大的系统中，一 般并不用DMA方式。 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。通常是采用DMA控 制器来取代CPU，负责DMA传送的 全过程控制。目前DMA控制器都是 可编程的大规模集成芯片，且类型 很多，如Z80-DMA、INtel8257、 8237。 DMA传送的过程 DMA传送方式和中断方式一样，从 开始到结束全过程有几个阶段。在DMA 操作开始之前，用户应根据需要先对 DMA控制器（DMAC）编程，把要传送 的数据字节数、数据在存储器中的起始 地址、传送方向、DMAC的通道号等信 息送到DMAC，这叫做DMAC的初始化。 初始化之后，就等待外部设备准备好来 申请DMA传送。 DMA传送过程分为四个阶段 申请阶段 在初始化工作完成之后，若外部设备 要求系统以DMA方式为它服务，则向 DMAC发出DMA请求信号DREQ；DMAC 如果允许外部设备的请求，就进一步向 CPU发出总线保持请求信号HOLD REQUSE （HRQ），即总线请求信号，申 请占用总线，这就是申请阶段。 响应阶段 CPU在每个总线周期结束时检测 HRQ是否有效，当HRQ有效，并且总线 锁定信号LOCK无效时，响应DMAC的 HRQ请求，进入保持状态，使CPU一侧 的三总线“浮空”，CPU脱开三总线， 同时以总线保持回答信号HOLDACK （HLDA），即总线回答信号，通知 DMAC，总线已让出，DMAC一侧的总 线“接通”，此时，DMAC正式成为系 统的主控者。 数据传送阶段 DMA接管三总线成为主控者后， 一方面以DMA请求回答信号DMACK 通知发出请求外部设备，使之成为被 选中的DMA传送设备；同时DMAC行 使总线控制权，向存储器发地址信号 和向存储器及外设发读写控制信号， 控制数据按初始化设定的方向传送数 据。 传送结束阶段 在规定字节传送完后,DMAC 通知外设，外设收到此信号后,使 DMA请求信号变为无效，进而导 致总线请求信号变为无效,DMAC 释放总线，CPU重新占用总线。 DMA传送结束 DMA操作类型 DMA传送主要是作数据传送操作、但也包括 一些并不是进行数据传送的操作，如数据校验和 数据检索等。 1．数据传送 数据传送是把源地址的数据传送到目的地址 去。一般来说，源地址和目的地址都可以是存储 器，也可以是I/O设备，并且，DMA传送的读/写 操作是站在存储器的立场来说的。即读，是指从 存储器读，DMA写是指向存储器写，而不是站 在I ／O设备的立场上来定义DMA写的。 2 ．数据校验 校验操作并不进行数据传送，只对数据块内 部的每个字节进行某种校验，因此，DMA通道 用于校验操作时，DMAC不发送存储器或I ／O设 备的读／写控制信号。但是，DMA过程的几个 阶段还是一样，要由外部设备向DMAC提出申请， DMAC响应，进入DMA周期，只不过进入DMA 周期后，不是传送数据，而是对一个数据块的每 个字节进行校验，直到所规定的字节类验完毕或