1、第十二章 8237A DMA控制器及PC/XT機的系統(tǒng)板nDMA數(shù)據(jù)傳送方式（已在第六章講過）nDMA控制器的功能n8237DMA控制器的兩種工作狀態(tài)n8237A的組成和工作原理DMA數(shù)據(jù)傳送方式nDMA方式的提出nDMA數(shù)據(jù)傳送方式概述DMA方式的提出n程序控制傳送方式以CPU為中心，數(shù)據(jù)傳送由CPU來控制n利用中斷方式雖然可以提高效率，但也必須由CPU控制；CPU在執(zhí)行中斷服務程序、保護現(xiàn)場、恢復現(xiàn)場都會花費不少時間n總體評價：慢！不能滿足高速數(shù)據(jù)傳送的要求。n利用DMA可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送！DMA數(shù)據(jù)傳送方式概述n高速數(shù)據(jù)傳送的需求nDMA方式特點nDMA方式傳送數(shù)據(jù)路徑nDMA方式的優(yōu)

2、點nDMA方式不是萬能的nDMA的應用場合高速數(shù)據(jù)傳送的需求n某些外部設備的數(shù)據(jù)傳送非常快！n例如：硬盤，其數(shù)據(jù)的最低傳送速率達5MB/S。用程序控制方法傳送數(shù)據(jù)的速率最高也只能達到530KB/S。因此完成硬盤與存儲器之間的數(shù)據(jù)實時傳送實際上是不可能的！n因此，在這種情況下，數(shù)據(jù)傳送采用DMA方式。DMA方式特點nDMA-Direct Memory Accessn在存儲器和外部設備之間，直接開辟高速的數(shù)據(jù)傳送通路。n數(shù)據(jù)的傳送過程不需要CPU介入，只用一個總線周期，就能完成存儲器和外設之間的數(shù)據(jù)傳送。DMA方式傳送數(shù)據(jù)路徑CPU外設存儲器總線程序控制數(shù)據(jù)輸入/輸出DMA方式數(shù)據(jù)傳送DMA方式的

3、優(yōu)點n由DMAC提供源地址和目的地址；修改地址、控制傳送操作的結束和發(fā)出傳送控制信號都由DMAC承擔。即DMA方式是一種由硬件代替軟件的方法，因而數(shù)據(jù)傳送的速度顯著提高了。nDMA方式大大縮短了數(shù)據(jù)傳送的響應時間。DMA方式不是萬能的n在DMA方式傳送數(shù)據(jù)時，CPU把總線的控制權讓給DMAC，DMAC取代CPU控制總線，此時，CPU不能讀取指令；n當DMAC控制總線時，CPU不能去檢測和響應來自系統(tǒng)中其他設備的中斷請求；nDMA傳送也存在以下兩個額外開銷： 總線訪問時間； DMAC的初始化，CPU要對DMAC寫入控制字； n總之，采用DMA方式，會增加硬件投資，提高系統(tǒng)的成本！DMA控制器的功

4、能n能向CPU提出DMA請求，請求信號加到CPU的HOLD引腳上nCPU響應DMA請求后，DMA控制器從CPU那獲得對總線的控制權，CPU暫停工作。n提供讀/寫存儲器或I/O設備的各種命令n確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹗嫉刂泛蛿?shù)據(jù)的長度，能自動修改地址和數(shù)據(jù)長度n數(shù)據(jù)傳送完畢，發(fā)出結束DMA傳送的信號8237DMA控制器的兩種工作狀態(tài)n從態(tài)方式：DMA控制器未取得總線控制權時，必須由CPU對DMA進行編程，以確定通道的選擇、數(shù)據(jù)傳送的方式和類型、內存單元起始地址、地址是遞增還是遞減、要傳送的總字節(jié)數(shù)；CPU也可讀取DMA的狀態(tài)n主態(tài)方式：DMA控制器取得總線控制權后，系統(tǒng)完全在它的控制下，I/O設備和存儲

5、器之間或存儲器與存儲器之間進行直接的數(shù)據(jù)傳送8237A的組成和工作原理n8237A的內部結構n8237A的引腳功能n8237A的內部寄存器8237A的內部結構n時序與控制邏輯n優(yōu)先級編碼電路n數(shù)據(jù)和地址緩沖器n命令控制邏輯n內部寄存器組8237A引腳功能nCLK 時鐘信號，輸入nCS 片選信號nREADY 準備好nA3A0 DMAC的內部寄存器選擇信號nDB7DB0 數(shù)據(jù)線nAEN 地址允許信號nADSTB 地址選通信號nIOR和IOW I/O讀寫信號nMEMR和MEMW 存儲器讀寫信號nDREQ3DREQ0 通道30的DMA請求信號nHRQ和HLDA 保持請求和保持響應信號nDACK3DAC

6、K0 通道30的DMA響應信號nEOP 傳輸過程結束信號8237A的內部寄存器名稱位數(shù)數(shù)量當前地址寄存器164（每通道一個）當前字計數(shù)寄存器164（每通道一個）基地址寄存器164（每通道一個）基字計數(shù)寄存器164（每通道一個）工作方式寄存器64（每通道一個）命令寄存器81（4個通道公用一個）狀態(tài)寄存器81（4個通道公用一個）請求寄存器41（每通道1位）屏蔽寄存器41（每通道1位）暫存寄存器81（每通道1位）當前地址寄存器n每個通道都有一個16位的當前地址寄存器，用于存放DMA傳送的存儲器地址值。n每傳送一個數(shù)據(jù)，地址值自動增1或減1，以指向下一個存儲單元。當前字計數(shù)寄存器n每個通道都有一個16

7、位的當前字計數(shù)寄存器，它的初值比實際傳送的字節(jié)數(shù)少1，該值是在編程狀態(tài)下由CPU寫入的。n在進行DMA傳送時，每傳送一個字節(jié)，字計數(shù)器的內容自動減1，當它的值減為0，再由0減到FFFFH，將產生終止計數(shù)信號TC。基地址寄存器n每個通道都有一個16位的基地址寄存器，它用來存放對應通道當前地址寄存器的初值，該值是在CPU對DMA控制器進行編程時，與當前地址寄存器的值一起被寫入的，即兩個寄存器有相同的寫入端口地址，編程時寫入相同的內容。n但基地址寄存器的內容不能被CPU讀出，也不能被修改。當執(zhí)行自動預置操作時，使當前地址寄存器能恢復到初始值。基字計數(shù)寄存器n每個通道都有一個16位基字計數(shù)寄存器。用于

8、存放對應通道當前字計數(shù)器的初值，該值也是在CPU對8237A進行編程時與當前字計數(shù)器一起寫入的，且兩者具有相同的寫入端口，寫入相同的內容。n該寄存器的內容也不能被CPU讀出，主要用于自動預置操作時使當前字計數(shù)器恢復初值。工作方式寄存器n每個通道都有一個6位的工作方式寄存器，用于選擇DMA的傳送方式和類型。工作方式字的格式D7D600請求傳送方式01單字節(jié)傳送方式10數(shù)據(jù)塊傳送方式11級聯(lián)傳送方式D50地址增1地址減11D40禁止自動預置1允許自動預置D3D200校驗傳送寫傳送0110讀傳送11非法D1D000選擇通道0選擇通道10110選擇通道211選擇通道3命令寄存器n命令是一個8位寄存器，

9、用來控制8237A的操作。編程狀態(tài)時，由CPU對它進行編程，設置8237A的操作方式，復位時將其清除。命令字的格式D70DACK低電平有效1DACK高電平有效D60DREQ低電平有效1DREQ高電平有效D50不擴展寫選擇D3=1時不起作用1擴展寫選擇D40固定優(yōu)先權1循環(huán)優(yōu)先權D30正常時序D0=1時不起作用1壓縮時序D20允許8237A操作1禁止8237A操作D10禁止通道0地址保持不變D0=0時不起作用1允許通道0地址保持不變D00禁止存儲器到存儲器傳送1允許存儲器到存儲器傳送請求寄存器n在DMA內部有一個4位的請求寄存器，每位對應一個通道。n相應請求位置1，對應的通道可產生DMA請求，清

10、0時不產生請求。請求字的格式D7D6D5D4D3無關D20復位請求位1置位請求位D1D000選擇通道0選擇通道10110選擇通道211選擇通道3屏蔽寄存器nDMA內部有一個4位的屏蔽寄存器，每位對應一個通道。n相應屏蔽位置1時，禁止對應通道的DREQ請求進入請求寄存器，屏蔽位復位時，允許DREQ請求。狀態(tài)寄存器nDMA內部的8位狀態(tài)寄存器用來存放狀態(tài)信息，供CPU讀出。暫存寄存器n在存儲器到存儲器傳送時，暫存寄存器用來保存所傳送的數(shù)據(jù)。n當傳送完畢，暫存寄存器中始終保存著最后一個傳送的數(shù)據(jù)字節(jié)，可以用RESET信號清除。軟件命令n在編程狀態(tài)，DMA可執(zhí)行3個附加的特殊軟件命令，這3個軟件命令不

11、關心數(shù)據(jù)的具體格式，只要對特定的端口地址進行一次寫操作，命令就生效。n清除先/后觸發(fā)器n主清命令n清除屏蔽寄存器各寄存器對應的端口地址I/O口地址寄存器讀寫00H通道0當前地址寄存器通道0基地址與當前地址寄存器01H通道0當前字計數(shù)寄存器通道0基字計數(shù)與當前字計數(shù)寄存器02H通道1當前地址寄存器通道1基地址與當前地址寄存器03H通道1當前字計數(shù)寄存器通道1基字計數(shù)與當前字計數(shù)寄存器04H通道2當前地址寄存器通道2基地址與當前地址寄存器05H通道2當前字計數(shù)寄存器通道2基字計數(shù)與當前字計數(shù)寄存器06H通道3當前地址寄存器通道3基地址與當前地址寄存器07H通道3當前字計數(shù)寄存器通道3基字計數(shù)與當前

12、字計數(shù)寄存器08H狀態(tài)寄存器命令寄存器09H請求寄存器0AH屏蔽寄存器0BH工作方式寄存器0CH清除先/后觸發(fā)器0DH暫存寄存器主清命令寄存器0EH屏蔽寄存器（清除屏蔽）0FH屏蔽寄存器（主屏蔽字）8237A的時序n外設和內存間的DMA數(shù)據(jù)傳送時序n8237A有兩個主要的工作周期，即空閑周期（IDLE CYCLE）和有效周期（ACTIVE CYCLE）。n每個周期由若干個狀態(tài)構成。n空閑周期、有效周期和擴展寫周期n空閑周期：系統(tǒng)復位后或無DMA請求時處于空閑周期，這時DMA處于從態(tài)n有效周期：當外部向DMAC發(fā)出DMA請求，可處于有效周期，DMAC處于主態(tài)n擴展寫周期：8237A的編程和應用舉例nPC/XT機中的DMA的控制邏輯n8237A的一般編程方法nPC/XT機上的DMA控制器的使用PC/XT機中的DMA的控制邏輯n各通道的功能n通道0：用于動態(tài)RAM的刷新n通道1：保留n通道2：用于軟盤的DMA傳送n通道3：用于硬盤的DMA傳送8237A的編程方法n編程步驟：n 輸出主清命令，使8237A復位n 寫入基地址和現(xiàn)行地址寄存器，確定起始地址n 寫入基字和現(xiàn)行字計數(shù)器，確定要傳送的字節(jié)數(shù)n 寫入方式字，指定工作方式