资源描述
单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,5.5,DMA,方式及接口,5.5.1,DMA,方式基本概念,(第三章 已有描述),定义,直接依靠硬件实现,主存与,I/O,间的数据传送,传送期间不需,CPU,程序干预。,DMA,Direct Memory Access,1)传送发生在,I/O,与主存之间,；,2),由,DMA,控制器控制传送,DMA,控制器接管总线权,传送完毕再交还总线权。,3),传送期间只要,CPU,不访存,DMA,与,CPU,可并行操作。,4),传送前和传送后需要程序干预。,处理器,外设,存,储,器,总线,接口,DMA,控制器,逻辑断开,DMA,传送,向,CPU,提出,DMA,请求,CPU,响应,DMA,请求,DMA,传送过程是示意:,过程(三个阶段),主程序实现初始化(对,DMA,控制器);,程序准备:,中断处理程序判断传送的正确性。,硬件实现存储器,I/O;,DMA,传送:,善后处理:,应用,用于高速、简单、批量数据,传送。,传送方式,单字传送:,DMA,的依次请求,传送一个数据块。,DMA,的依次请求,传送一个字节或一个字。,成组传送:,5.5.2,DMA,控制器与接口的连接,DMA,控制器与接口的连接应考虑以下因素:,DMA,控制器与接口是相互分离,还是合为一体;,数据传送是经,DMA,控制器,还是经接口直接与存储器相连;,系统中有多个,DMA,控制器时,采用公共,DMA,请求,还是采用独立,DMA,请求方式。,一个,DMA,控制器控制多个,I/O,设备时,是采用选择型工作方式,还是采用多路型工作方式;,基于以上考虑的几种常见连接模式:,1.单通道,DMA,控制器,一个,DMA,控制器只连接一台,I/O,设备,并通常将,DMA,控制器与接口合为一体,传送的数据经由,DMA,控制器。,主机,外设,存储器,总线,向,CPU,提出,DMA,请求,CPU,响应,DMA,请求,DMA,控制器,(,接口),接口功能：如中断逻辑、设备选择、数据缓冲等,2.选择型,DMA,控制器,一个,DMA,控制器连接(控制)多台,I/O,设备,即:多台,I/O,设备共享一个,DMA,控制器。,一般采用,DMA,控制器与接口合为一体,传送的数据经由,DMA,控制器。,主机,外设1,存储器,总线,DMA,请求,CPU,响应,DMA,请求,DMA,控制器,(,接口),外设2,.,外设,n,I/O,总线,选择型,DMA,控制器一般用于高速外设,采用成组传送方式,分时为各设备服务,。,3.多路型,DMA,控制器,当一个,DMA,控制器连接(控制)的多台,I/O,设备速度较慢时,让多个外设同时工作,以字或字节方式传送,使多个外设轮流交叉使用系统总线进行,DMA,传送,即为多路型,DMA,控制器。,多路型,DMA,控制器一般采用与外设接口分离的连接方式,数据传送不经过,DMA,控制器,而是直接在内存与接口之间进行传送,使,DMA,能同时为多个设备服务。,DMA,控制器只负责接收接口的请求信号,并向,CPU,提出,DMA,请求,在收到,CPU,的响应信号后,通知接口,DMA,传送周期开始。,DMA,控制器与接口的连接关系如下图所示:,多路型,DMA,与选择型,DMA,并无严格界限,当以单字(或字节)方式传送,各外设交叉占有总线时,为典型的多路型,DMA,;若按成组方式传送,各设备分时占有总线,即为选择性,DMA,。,系统总线,CPU,存储器,DMA,控制器,接口,接口,I/O,I/O,多路型,DMA,控制器,主机板,接口板,DREQ,1,DACK,1,DREQ,n,DACK,n,DMA,控制器的功能,(1)接收初始化信息,(传送方向、主存首址、交换量)。,初始化,(2)接收外设,DMA,请求,判优,向,CPU,申请总线。,传送前,(3)接管总线权,发地址、读/写命令。,传送期间,接口功能,(1)接收初始化信息,(外设寻址信息)。,初始化,(2)向,DMA,控制器发请求。,传送前,外设准备好,(3)传送数据。,传送期间,现代计算机一般设置专用,DMA,控制器,并与外设接口相分离:,1.系统连接方式,5.5.3 一种磁盘存储器接口,两级,DMA,控制器,主机板上,DMA,控制器:,适配器内,DMA,控制器:,适配器 驱动器,存储器 适配器,2.硬盘适配器框图,处理机,接口,智能,主控器,驱动器,接口,系统总线,硬盘驱动器,系统总线,CPU,存储器,DMA,控制器,硬盘适配器,硬盘驱动器,I/O,端口控制逻辑:,(1)处理机接口(面向系统总线一侧),接收,CPU,送来的端口地址、读/写命令,译码选择访问处理机接口中的相应寄存器。,处理机,接口,智能,主控器,驱动器,接口,系统总线,硬盘驱动器,各类寄存器,输入输出通道寄存器:存放命令,、,寻址参数,、,数据等,状态缓冲寄存器:存放各种状态标志,中断及屏蔽寄存器:包含请求触发器和屏蔽触发器,EPROM,控制逻辑:,放有硬盘驱动程序(系统自检时被引入系统管理之下)。,处理机,接口,智能,主控器,驱动器,接口,系统总线,硬盘驱动器,(2)智能主控器,微处理器:,执行硬盘控制程序。,RAM:,扇区缓存(存放二个扇区数据)。,ROM:,存放硬盘控制程序。,用于控制驱动器的寻道、读写数据、数据的编码/解码等,硬盘驱动程序:,对磁盘的调用通过磁盘驱动程序来实现。其功能是包括对,DMA,控制器初始化,对磁盘驱动器的操作命令和诊断命令等.,(3)驱动器接口(面向设备一侧),向驱动器送出控制命令,驱动器控制逻辑,:,驱动器状态逻辑:,接收驱动器状态信息,(如：选中、就绪、寻道完成等)。,(如:驱动器选择、寻道方向选择、读、写等)。,传送串行数据。,DMA,控制器,：,控制主控,RAM,与驱动器之间的数据传送。,硬盘控制逻辑:,控制串-并转换:,写盘:,主控,RAM,驱动器,并-串,读盘:,驱动器,串-并,主控,RAM,(1),CPU,向适配器送出驱动器号,、,圆柱面号,、,磁头号,、,起始扇区号,、,扇区数等外设寻址信息;向,DMA,控制器送出传送方向,、,主存首址,、,交换量等信息。,3.硬盘调用过程(,DMA,方式),(2),适配器启动寻道,并用中断方式判寻道是否正确。,(若不正确,则重新寻道;若正确,则启动磁盘读/写),(3)适配器准备好,读盘:缓存,RAM,满一扇区,写盘:缓存,RAM,空一扇区,提出,DMA,请求,系统总线,CPU,存储器,DMA,控制器,硬盘适配器,硬盘驱动器,(4),CPU,响应,由,DMA,控制器控制总线,实现传送。,(5)批量传送完毕,适配器申请中断。,(6),CPU,响应,作善后处理。,注:两级,DMA,控制器所起的作用:,直接连接在系统总线上的,DMA,控制器,控制适配器缓冲区与,CPU,之间的数据交换,适配器中的,DMA,控制器,控制适配器缓冲区与驱动器之间的数据交换,(即:一次,DMA,传送以中断方式结束,如在服务程序中进行出错判断,如果出错,进行相应处理等.),第五章 小结,主要内容：,1.,概述：主机与外部设备的连接模式，总线类型与总线标准，接口功能与接口分类；,2.,直接程序传送方式及接口；,3.,中断方式及接口：中断的概念，中断的产生、传递和处理过程，中断接口的组成；,4.DMA,方式及接口：,DMA,的基本概念，,DMA,控制器的组成，,DMA,接口的组成，,DMA,传送的操作过程；,5.,系统总线。,教学重点与难点,重点,：,1.,中断的基本概念,2.,中断过程（请求、判优、响应、处理）,3.,中断接口的组成与设计,4.DMA,方式基本概念,难点,：,1.,中断接口的设计方法。,2.DMA,传送方式的三个阶段。,
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