DMA的全称是Direct Memory Access,译为直接内存存取。DMA传送方式是让存储器与外设、或外设与外设之间直接交换数据,不需经过CPU的累加器中转,减少了这个中间环节,并且内存地址的修改、传送完毕的结束报告都是由硬件电路实现的,因此大大地提高了数据的传输速度。一个DMA传送只需要执行一个DMA周期,相当于一个总线读写周期。
DMA传送主要用于需要高速大批量数据传送的系统中,以提高数据的吞吐量。如磁盘存取、图像处理、高速数据采集系统、同步通信中的收/发信号等方面应用甚广。
DMA传送的优点是以增加系统硬件的复杂性和成本为代价的,因为DMA是用硬件控制代替软件控制的。另外,DMA传送期间CPU被挂起,部分或完全失去对系统总线的控制,这可能会影响CPU对中断请求的及时响应与处理。因此,在一些小系统或速度要求不高、数据传输量不大的系统中,一般并不用DMA方式。
DMA传送虽然脱离CPU的控制,但并不是说DMA传送不需要进行控制和管理。通常是采用DMA控制器来取代CPU,负责DMA传送的全过程控制。目前DMA控制器都是可编程的大规模集成芯片,且类型很多,如Z-80DMA、Intel 8257、8237。
DMA传送的过程:
1、当外设有DMA需求,并且准备就绪,就向DMAC控制器发出DMA请求信号DREQ。
2、DMAC接到DMA请求信号后向CPU发出总线请求信号HRQ。该信号连接到CPU的HOLD信号。
3、CPU接到总线请求信号以后,如果允许DMA传输,则会在当前总线周期结束后,发出DMA响应信号HLDA。一方面CPU将控制总线、数据总线和地址总线置高阻态,即放弃对总线的控制权;另一方面CPU将有效的HLDA信号送给DMAC,通知DMAC,CPU已经放弃了对总线的控制权。
4、DMAC获得对总线的控制权,并且向外设送出DMAC的应答信号DACK,通知外设可以开始进行DMA传输了。
5、DMAC向存储器发送地址信号和向存储器及外设发出读/写控制信号,控制数据按初始化设定的方向传送,实现外设与内存的数据传输。
6、数据全部传输结束后,DMAC向CPU发HOLD信号,要求撤销总线请求信号。CPU收到该信号以后,使HLDA无效,同时收回对总线的控制权。
DMA的四种传送方式:
1、单字节传输方式:每次DMA传送时仅传送一个字节的数据,效率略低。在数据的传送过程中,CPU有机会重新获得对总线的控制权。
2、数据块传输方式:数据以数据块的方式进行传输。只要DREQ启动就会连续地传送数据块。一次请求传送一个数据块,效率高。在数据的传送期间,CPU长时间无法控制总线。
3、请求传输方式:DREQ信号有效就连续传输数据,否则不能进行数据的传输。
4、级联传输方式:用于通过多个Intel 8237、8257级联以扩展通道。第一级只起优先权网络的作用,实际的操作由第二级芯片完成。还可由第二级到第三级等。
DMA控制器级联图:
DMA的传送类型:
Ø
DMA读:把数据由存储器传送到外设。
Ø
DMA写:把外设输入的数据写入存储器。
Ø
DMA检验(控操作):DMAC不进行任何检验,外设可以进行DMA校验,存储器和 I/O 控制线保持无效,不进行传送。
Ø
存储器到存储器传输:多数情况下,DMAC进行的是外设接口和内存之间的传输。除此之外,DMAC还可以实现内存区域到内存区域的传输。
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