计算机组成原理第五章——DMA方式优质PPT.ppt

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在数据传送过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。

内存地址修改、传送字个数的计数等等，也不是由软件实现，而是用硬件线路直接实现的。

所以DMA方式能满足高速I/O设备的要求，也有利于CPU效率的发挥。

DMA与主存交换数据的方法,1、停止CPU访问主存2、周期挪用（周期窃取）3、DMA与CPU交替访问,1、停止CPU访问主存,当外围设备要求传送一批数据时，由DMA控制器发一个停止信号给CPU，要求CPU放弃对地址总线、数据总线和有关控制总线的使用权。

DMA控制器获得总线控制权以后，开始进行数据传送。

在一批数据传送完毕后，DMA控制器通知CPU可以使用内存，并把总线控制权交还给CPU。

在这种DMA传送过程中，CPU基本处于不工作状态或者说保持状态。

优点：

控制简单，它适用于数据传输率很高的设备进行成组传送。

缺点：

在DMA控制器访内阶段，内存的效能没有充分发挥，相当一部分内存工作周期是空闲的。

这是因为，外围设备传送两个数据之间的间隔一般总是大于内存存储周期，即使高速I/O设备也是如此。

2、周期挪用（周期窃取）,当I/O设备没有DMA请求时，CPU按程序要求访问内存；

一旦I/O设备有DMA请求，则由I/O设备挪用一个或几个内存周期。

I/O设备请求DMA传送有三种情况：

1、CPU此时不需要访问主存（I/O设备与CPU无冲突）2、CPU此时正在访问主存（必须等待存取周期结束，CPU才能将总线控制权让出）3、I/O设备与CPU都要求访问主存（在CPU执行访问主存指令的过程中插入DMA请求，并挪用了一二个内存周期）,优点：

既实现了I/O传送，又较好地发挥了内存和CPU的效率，是一种广泛采用的方法。

I/O设备每一次周期挪用都有申请总线控制权、建立总线控制权和归还总线控制权的过程，所以传送一个字对内存来说要占用一个周期，但对DMA控制器来说一般要25个内存周期（视逻辑线路的延迟而定）。

因此，周期挪用的方法适用于I/O设备读写周期大于内存存储周期的情况。

3、DMA与CPU交替访问,如果CPU的工作周期比内存存取周期长很多，此时采用交替访内的方法可以使DMA传送和CPU同时发挥最高的效率。

不需要总线使用权的申请、建立和归还过程，总线使用权是通过DMA访存和CPU访存分时进行的。

CPU既不停止主程序的运行，也不进入等待状态，是一种高效率的工作方式,缺点：

相应的硬件逻辑更加复杂。

5.6.2DMA接口功能和组成,DMA接口的功能：

（1）接收初始化信息（传送方向、主存起始地址、交换数据的个数）初始化

（2）接收外设dma请求，判断是否允许传送，向cpu申请总线传送前（3）接管总线控制权，发地址，读/写命令传送期间（4）给出DMA操作完成的信号，申请中断传送完,5.6.2DMA接口功能和组成,DMA接口的基本组成：

（1）主存地址寄存器AR：

存放主存中需要交换数据的地址。

（2）字计数器WC：

用于记录传送数据的总字数。

（3）数据缓冲寄存器BR：

用于暂存每次传送的数据。

（4）DMA控制逻辑：

管理DMA的传送过程。

（5）中断机构：

向CPU提出中断请求。

（6）设备地址寄存器DAR：

存放i/o设备的设备码或表示设备信息存储区的寻址信息。

5.6.3dma的工作过程,1、dma的传送过程：

预处理、数据传送、后处理。

（1）预处理（通过几条输入、输出指令预置一下信息）通知DMA控制逻辑传送方向（输入/输出主存）设备地址DMA的DAR（设备地址寄存器）主存地址dma的ar（主存地址寄存器）传送字数dma的wc（字计数器）,

（2）数据传送输入,15,（3）后处理（由中断服务程序完成）校验送入主存的数是否正确决定是否继续用DMA测试传送过程是否正确，错则转诊断程序,5.6.3dma的工作过程,2、DMA接口与系统的连接方式具有公共请求线的dma请求：

若干个dma接口通过一条共用的dma请求线向cpu申请总线控制权。

Cpu用链式查询方式通过dma接口，首先选中的设备获得控制权。

2、DMA接口与系统的连接方式独立的dma请求：

每一个dma接口各有一对独立的dma请求线和dma响应线，由cpu优先级判别首先响应哪个请求，并给出控制权。

（1）数据传送,

（2）响应时间,（3）处理异常情况,（4）中断请求,（5）优先级,程序硬件,指令执行结束存取周期结束,能不能,低高,传送数据后处理,19,5.6.3dma的工作过程,3、中断方式与DMA方式的比较,1.选择型,在物理上连接多个设备在逻辑上只允许连接一个设备,20,5.6.4DMA接口的类型,2.多路型,在物理上连接多个设备在逻辑上允许连接多个设备同时工作,21,3.多路型DMA接口的工作原理,22,