文档介绍：第 11 章
DMA控制器8237
教学重点
DMA传送的基本原理
DMA控制器8237A的工作原理
DMA控制器8237A的初始化
教学要求
掌握DMA控制器传送数据的工作机理
了解DMA控制器的内部结构
了解8237的使用方法
第11章 DMA控制器8237
DMA传送的基本原理
DMA控制器8237A的工作原理
DMA传送的基本原理
DMA(Direct Memory Access)传送的基本特点是不经过CPU,不破坏CPU内各寄存器的内容,直接实现存储器与I/O设备之间的数据传送。
DMA传送方式特别适合用于外部设备与存储器之间高速成批的数据传送。
DMA传送的基本原理图
DMA传送的三个阶段之准备阶段
(1)准备阶段。
这是一个程序工作阶段,包括对DMA控制器的初始化、工作方式、基本参数的设置;对I/O设备及其接口的初始化,如寄存器的清除,设备工作的启动等。这时DMA控制器和I/O设备接口都被看作是有多个I/O端口的设备,CPU对其相继执行若干条OUT指令。所以图中DMA控制器、I/O设备接口与系统总线之间都画有地址总线、数据总线和控制总线。
DMA传送的三个阶段之传送阶段
(2)DMA传送操作阶段。
在第一阶段CPU执行I/O指令,系统总线由CPU掌握和控制,对存储器的操作,无论取指令或存取操作数,所需要的地址信息和控制信号都是由CPU发出来的。但是在DMA传送操作时传送需要的地址信息和控制信号不再由CPU产生,而是由DMA控制器产生和发出。或者说,系统总线的控制权要由CPU移交给DMA控制器。
DMA传送操作过程
① I/O设备通过I/O接口向系统总线的某个DRQ端发出DMA传送请求,DMA控制器接受请求,在自己的HRQ输出端有效信号输出作为向CPU发出的DMA传送请求信号。在主机板内部DMA控制器的HRQ端与8088微处理器的总线请求输入端HOLD相接,使CPU接受请求。
②CPU结束当前的总线周期〔不一定是一条指令的结束〕,即响应DMA传送请求,在自己的HLDA端输出响应信号,在主机板内加到DMA控制器的HLDA端,并把系统总线控制权交给DMA控制器,CPU与系统的响应信号转加到系统总线的一个DACK端,进而加到提出请求的I/O设备接口。
③DMA控制器向地址总线发出将要传送数据的存储器的地址信息,以备访问对应的存储单元。
DMA传送操作过程(续)
④DMA控制器向控制总线发出控制存储器和I/O设备操作需要的读写信号,实现I/O设备和存储器之间一个字节的传送。应该特别指出,传送数据字节的途径是I/O设备→I/O设备接口→系统总线→存储器,不经过DMA控制器。DMA控制器只起控制作用。
⑤修改DMA控制器中提供存储器地址的地址寄存器,指向存储器下一单元;记录传送的字节数,为下一字节传送做好准备。