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1、第五节第五节 DMADMA方式及接口方式及接口5.5.1 5.5.1 DMADMA基本概念基本概念1、定义、定义DMA方方式式是是这这样样一一种种方方式式,即即直直接接依依靠靠硬硬件件在在主主存存与与I/O设设备备之之间间进进行行直直接接的的数数据据传传送送,传传送送期期间间不不需需CPU干干预预，传送结束后通常用中断方式告知传送结束后通常用中断方式告知CPU。2、特点与应用、特点与应用特点：特点：响应随机请求响应随机请求一般不影响一般不影响CPU程序执行状态，仅占用总线无程序切换程序执行状态，仅占用总线无程序切换简单的数据传送简单的数据传送主要应用：主要应用：主存与高速主存与高速I/O设备之
2、间的简单数据传送。设备之间的简单数据传送。大批量数据采集系统大批量数据采集系统动态存储器刷新动态存储器刷新3、单字传送方式与成组传送、单字传送方式与成组传送（1）单字传送方式）单字传送方式 DMA请请求求获获批批准准后后，CPU让让出出一一个个总总线线周周期期用用于于字字或或字字节节的的DMA，再再交交回回并并重重新新判判断断下下一一总总线线控控制制权权，也也称为周期窃取或挪用。称为周期窃取或挪用。（2）成组连续传送方式）成组连续传送方式 DMA被被批批准准后后，连连续续占占用用若若干干总总线线周周期期，成成组组连连续续批量传送，结束后将控制权交还给批量传送，结束后将控制权交还给CPU。4、硬
3、件组织、硬件组织 DMA方式实现方式实现I/O设备与主存数据直传时，应指明：设备与主存数据直传时，应指明：传送方向传送方向、设备寻址信息设备寻址信息、主存缓冲区首址主存缓冲区首址和和交换量交换量等。等。早期：早期：由由CPU和和DMA接口协同控制接口协同控制现代：现代：设置专用的设置专用的DMA控制器控制器5、程序准备（、程序准备（DMA初始化）初始化）步骤：步骤：向接口送出向接口送出I/O设备的寻址信息。设备的寻址信息。向向DMA控制器送出控制字，如传送方向控制器送出控制字，如传送方向向向DMA控制器送出主存缓冲区首址控制器送出主存缓冲区首址向向DMA控制器送出交换量控制器送出交换量5.5.
4、2 5.5.2 DMADMA控制器与接口的连接控制器与接口的连接系统总线系统总线CPUCPU M DMADMA控制器控制器接口接口接口接口I/OI/OI/OI/O多路型多路型DMADMA控制器控制器主机板主机板接口板接口板允许各设备以字节为单位交允许各设备以字节为单位交叉传送，或以数据块为单位叉传送，或以数据块为单位成组传送。成组传送。系统总线系统总线CPU MDMA控制器控制器接口接口接口接口I/OI/OI/OI/O1.1.DMADMA控制器功能控制器功能（1 1）接收初始化信息）接收初始化信息（传送方向、主存首址、交换量）。传送方向、主存首址、交换量）。初始化初始化（2 2）接收外设）接收
5、外设DMADMA请求，请求，判优，判优，向向CPUCPU申请总线。申请总线。传送前传送前（3 3）接管总线权，发地址、读）接管总线权，发地址、读/写命令。写命令。传送期间传送期间2.2.接口功能接口功能（1 1）接收初始化信息）接收初始化信息（外设寻址信息）。（外设寻址信息）。初始化初始化（2 2）向）向DMADMA控制器发请求。控制器发请求。传送前，外设准备好传送前，外设准备好（3 3）传送数据。）传送数据。传送期间传送期间1.1.系统连接方式系统连接方式5.5.5 5.5.5 磁盘存储器接口磁盘存储器接口系统总线系统总线CPUCPU M DMA控制器控制器硬盘适配器硬盘适配器硬盘驱动器硬盘
6、驱动器两级两级DMADMA控制器控制器（磁盘适配器）磁盘适配器）主机板上主机板上DMADMA控制器：控制器：适配器内适配器内DMADMA控制器：控制器：M M 适配器适配器适配器适配器 驱动器驱动器2.2.硬盘适配器粗框硬盘适配器粗框处理机处理机 接口接口 智能智能主控器主控器驱动器驱动器 接口接口系系统统总总线线硬硬盘盘驱驱动动器器I/O端口控制逻辑端口控制逻辑输入通道输入通道320H输出通道输出通道320H状态缓冲器状态缓冲器321H驱动器类型状态驱动器类型状态寄存器寄存器322HDMA、中断屏蔽中断屏蔽寄存器寄存器323HZ-80RAM 1KROM 4KDMA控制器控制器温盘控制器温盘控
7、制器编码器锁相编码器锁相电路电路驱动器控驱动器控制电路制电路温盘状态温盘状态缓冲器缓冲器串行读写数据串行读写数据处理机接口处理机接口智能主控器智能主控器驱动器接口驱动器接口系统总线系统总线温盘驱动器温盘驱动器EPROMEPROM控制逻辑：控制逻辑：I/OI/O端口控制逻辑：端口控制逻辑：放有放有硬盘驱动程序硬盘驱动程序(系统自检时被引入系系统自检时被引入系统管理之下统管理之下)。（1 1）处理机接口处理机接口(面向系统总线一侧面向系统总线一侧)处理机处理机 接口接口 智能智能主控器主控器驱动器驱动器 接口接口系系统统总总线线硬硬盘盘驱驱动动器器接收接收CPUCPU送来的端口地址、读送来的端口地
8、址、读/写命令，写命令，访问处理机接口中的相应寄存器。访问处理机接口中的相应寄存器。（2 2）智能主控器智能主控器微处理器：微处理器：执行硬盘控制程序。执行硬盘控制程序。RAMRAM：扇区缓存扇区缓存(存放二个扇区数据存放二个扇区数据)。ROMROM：存放硬盘控制程序。存放硬盘控制程序。处理机处理机 接口接口 智能智能主控器主控器驱动器驱动器 接口接口系系统统总总线线硬硬盘盘驱驱动动器器（3 3）驱动器接口驱动器接口(面向设备一侧面向设备一侧)DMADMA控制器：控制器：控制主控控制主控RAMRAM与驱动器之间的数据传送。与驱动器之间的数据传送。硬盘控制逻辑：硬盘控制逻辑：向驱动器送出控制命令
9、向驱动器送出控制命令并并-串串控制串控制串-并转换：并转换：写盘：写盘：主控主控RAMRAM驱动器驱动器读盘：读盘：驱动器驱动器串串-并并主控主控RAMRAM驱动器控制逻辑：驱动器控制逻辑：驱动器状态逻辑：驱动器状态逻辑：接收驱动器状态信息接收驱动器状态信息 (选中、就绪、寻选中、就绪、寻道完成道完成)。(驱动器选择、驱动器选择、寻道方向选择、读、写寻道方向选择、读、写)。传送串行数据。传送串行数据。系统总线系统总线CPUCPU M DMA控制器控制器硬盘适配器硬盘适配器硬盘驱动器硬盘驱动器(1)(1)CPUCPU向适配器送出驱动器号、圆柱面号、磁头号、起始向适配器送出驱动器号、圆柱面号、磁头
10、号、起始扇区号、扇区数等外设寻址信息；向扇区号、扇区数等外设寻址信息；向DMADMA控制器送出传送控制器送出传送方向、主存首址、交换量等信息。方向、主存首址、交换量等信息。3.3.硬盘调用过程硬盘调用过程(DMA方式方式)(2)(2)适配器启动寻道，并用中断方式判寻道是否正确。适配器启动寻道，并用中断方式判寻道是否正确。(不正确，重新寻道；正确，启动磁盘读不正确，重新寻道；正确，启动磁盘读/写写。)(3)(3)适配器准备好适配器准备好(读盘：主控读盘：主控RAMRAM满一扇区；写盘：主控满一扇区；写盘：主控RAMRAM空一扇区）空一扇区）,提出提出DMADMA请求。请求。(4)(4)CPUCPU响应，由响应，由DMADMA控制器控制总线，实现传送。控制器控制总线，实现传送。(5)(5)批量传送完毕，适配器申请中断。批量传送完毕，适配器申请中断。(6)(6)CPUCPU响应，作善后处理。响应，作善后处理。本章作业：教材本章作业：教材P307页第页第14题题