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第16讲 DMA机制..ppt


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第16讲_DMA机制.第十六讲 DMA机制
河南大学
计算机与信息工程学院
授课人:金勇
联系电话:********** Email:******@henu.
计算机专业核心课程之一
DMA机制
DMA原理
S3C2410 DMA控制器
DMA实验
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DMA机制
DMA原理
S3C2410 DMA控制器
DMA实验
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DMA (Direct Memory Access)技术是一种高速的数据传输方式,允许在外部设备和存储器之间、存储器与存储器之间等直接传输数据。
DMA方式传输特点
中断方式下,CPU需要执行多条指令,占用一定的时间;而DMA传送1个字节只占用CPU的1个总线周期。
DMA的响应速度比中断快。I/O设备发出中断请求后,CPU要执行完当前指令后才给予响应并且要保护现场,而DMA请求是在总线周期执行完后即可响应。
对于快速的I/O设备,中断方式,其传输速度已无法满足要求。必须采用DMA方式来完成快速I/O设备的数据传送的操作。
DMA概述
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DMA原理
DMA 传输将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当 CPU 初始化这个传输动作,传输动作本身是由 DMA 控制器来实行和完成。
典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。像这样的操作并没有让处理器工作拖延,反而可以被重新排程去处理其他的工作。DMA 传输对于高效能嵌入式系统算法和网络是很重要的。
在实现DMA传输时,是由DMA控制器直接掌管总线,因此,存在着一个总线控制权转移问题。即DMA传输前,CPU要把总线控制权交给DMA控制器,而在结束DMA传输后,DMA控制器应立即把总线控制权再交回给CPU。
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HOLD和HLDA用于DMA方式请求和响应,DMAC(DMA控制器)是DMA传送的核心电路。 DMA传送过程一般分为如下四个阶段:
请求阶段;
响应阶段;
数据传输阶段;
传输结束阶段。
DMA传送过程
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DMA传送过程
1)DMA请求
CPU对DMA控制器初始化,并向I/O接口发出操作命令,I/O接口提出DMA请求。
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DMA传送过程
2)DMA响应
DMA控制器对DMA请求判别优先级及屏蔽,向总线裁决逻辑提出总线请求。当CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权。此时,总线裁决逻辑输出总线应答,表示DMA已经响应,通过DMA控制器通知I/O接口开始DMA传输。
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DMA传送过程
3)DMA传输
DMA控制器获得总线控制权后,CPU即刻挂起或只执行内部操作,由DMA控制器输出读写命令,直接控制RAM与I/O接口进行DMA传输。
在DMA控制器的控制下,在存储器和外部设备之间直接进行数据传送,在传送过程中不需要中央处理器的参与。开始时需提供要传送的数据的起始位置和数据长度。
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DMA传送过程
4)DMA结束
当完成规定的成批数据传送后,DMA控制器即释放总线控制权,并向I/O接口发出结束信号。当I/O接口收到结束信号后,一方面停止I/O设备的工作,另一方面向CPU提出中断请求,并执行一段检查本次DMA传输操作正确性的代码。最后,带着本次操作结果及状态继续执行原来的程序。
由此可见,DMA传输方式无需CPU直接控制传输,也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程,通过硬件为RAM与I/O设备开辟一条直接传送数据的通路,使CPU的效率大为提高。

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