DMA传输原理ppt
dma传输基本原理
dma传输基本原理DMA（Direct Memory Access）传输是一种计算机系统中常用的数据传输方式。
它通过绕过CPU，直接在外设和主存之间进行数据传输，提高了数据传输效率，减轻了CPU的负担。
DMA传输的基本原理是，在外设和主存之间建立一条专用的数据通路，通过DMA控制器来管理数据传输。
在传统的IO方式中，数据的传输需要通过CPU进行中转，即CPU从外设读取数据，然后再将数据写入主存。
这种方式效率较低，且占用了CPU的大量时间和资源。
而在DMA传输中，数据传输的过程可以分为三个步骤：首先，外设将数据传输请求发送给DMA控制器；然后，DMA控制器将请求转发给主存，并通过总线控制器将数据从外设读取到DMA缓冲区；最后，DMA控制器将数据从DMA缓冲区写入主存，或者从主存读取数据写入外设。
在这个过程中，CPU的作用主要是对DMA控制器进行初始化和设置，以及在数据传输完成后进行处理。
具体来说，CPU需要设置DMA控制器的起始地址、目的地址、传输长度等参数，然后启动DMA传输。
传输过程中，CPU可以自由进行其他任务，而不需要关注数据传输的具体细节。
使用DMA传输的好处有很多。
首先，它可以大大提高数据传输的效率。
由于数据传输直接在外设和主存之间进行，无需经过CPU的中转，减少了数据传输的延迟。
其次，DMA传输可以减轻CPU的负担，释放出更多的计算资源。
在大量数据传输的场景下，使用DMA传输可以提高系统的整体性能。
除了提高数据传输效率和减轻CPU负担外，DMA传输还具有其他一些特点。
首先，DMA传输是一种异步的传输方式，即外设和主存之间的数据传输可以独立于CPU的运行。
这意味着，在DMA传输过程中，CPU可以同时执行其他任务，提高了系统的并发性。
其次，DMA传输可以支持不同类型的外设，包括硬盘、网卡、显卡等。
这使得系统具有更好的扩展性和兼容性。
然而，DMA传输也存在一些限制和问题。
首先，DMA传输需要占用一部分内存空间作为DMA缓冲区，这会降低可用内存的大小。
DMA技术
地址增量
D5=1 地址加1 =0 地址减1
注意：
询问传送：
每传送一个字节之后，要检测（询问）DREQ是否有 效，若无效，则“挂起”但不释放总线，若有效，继 续传送直至字节计数器为0。 单一方式： 通道启动一次，只传送一个数据，传送完就 释放系统总线交还CPU，并且： 当前地址寄存器+1（-1） 当前字节计数器+1（-1） 成组(块)传送： 启动一次可把整个数据块传送完，并且，当前字 节计数器减到0，产生EOP_信号，释放总线。
注意：
系统允许多个DREQ信号，同时有效，即可以几个I/O同时 提出申请。但同一个时间，只能有一个DACK信号有效。
（3）总线请求和应答: HRQ和HLDA
（4）读写控制: IOR-
IOW- MEMR- MEMW;
(5) 地址线:A0- A7 A3~A0：地址总线低4位，双向。当CPU控制总线时，它们是 地址输入线。CPU用这4条地址线对DMA控制器的内部寄存器进 行寻址，完成对DMA控制器的编程。当8237A控制总线时，由 这4条线输出要访问的存储单元的最低4位地址。 A7~A4: 地址线，输出，只用于在DMA传送时，输出要访问的 存储单元的低8位地址中的高4位。 (6) 双向数据线:DB0-7，既是数据线，又是16位地址线的高8位。
6.2 DMA控制器
一. DMAC在系统中的工作状态： 主动态（主控器）： 接管并取得总线控制权，取代CPU而成为 系统的主控者。 被动态（受控器）： 未取得总线控制时，受CPU的控制。
DMAC I/O R/W RAM DMA CPU
3. 传送顺序
I/O ①DREQ DMA ②HRQ CPU ③HLDA DMA ④DACK I/O
DMA传送的基本原理图
DMA传输原理
15
+5V HOLD HLDA CLK 使微处理器地址锁存信号无效 1 EN 锁存缓冲器 STB 连接数据总线 M/IO A8~A15 HRQ HLDA CLK AEN ADSTB 方式寄存器 DB0~7 基本地址寄存器 基本字节计数器 CS A4~A7 A0~A3 1 2 通道0 DREQ0 DACK0 DREQ1 DACK1 DREQ2 DACK2 DREQ3 DACK3 EOP 16 当前地址寄存器 当前字节计数器 地 控制寄存器 状态寄存器 暂存寄存器 公 共 部 份 电源 IOR IOW MEMR MEMW READY 1：请求触发器 2：屏蔽触发器
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6.2.3 8237A的对外连接信号
8237A作为从模块时的引脚信号（1）
RESET—复位输入端，高电平有效。复位时，屏蔽寄存器 被置1，其他寄存器均清0。 CS# ——片选输入端，低电平有效，由A4~A15译码得到。 为低电平时，8237A被选中，CPU可以对8237A进 行读写（进行预置或读取工作状态）。 A3～A0—最低的4位地址线，双向信号引脚。DMA控制器 作为从模块时，A3～A0作为输入端，用来选择 DMAC内部的16个端口地址。
在DMA传送之前，8237A从DB0~DB7把存储器地址 的A8~A15送入这个锁存器。
在DMA周期里，锁存器将锁存的地址送往系统地址 总线的A8~A15，同时从A0~A7引脚发送地址的低八位。
23
5． 页面地址寄存器（外接）
8237A控制了地址总线的16位，所以最多只能连续传 送64K字节的数据。 为了控制8086系统20位的物理地址，需要外接一个四位 的“页面地址寄存器”（PC机地址：83H） 页面地址寄存器的值由CPU写入 8237A发送低16位地址时，高四位的地址从页面地址寄 存器发往地址总线的A16~A19
8第八章 DMA 8237控制器
0 0 0 0
0 1 0 1
A0～A7 A8～A15 A0～A7 A8～A15 W0～W7 W8～W15 W0～W7
写 读
0 0 0 0
1 1 0 0
0 0 1 1
0 0 0 0
0 0 0 0
1 1 1 1
1 1 1 1
0 1 0 1
W8～W15
第八章
DMA技术
8237通道寄存器寻址
通 道
信
寄存器 操作
号
CS IOR IOW A3 A2 A1 A0
内部先/ 后触发 器
数据总线
基本地 址寄存 器
写
2
当前地 址寄存 器
基本字 节计数 器 当前字 节计数 器
读
0 0 0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 1 1 0 0
第八章
DMA技术
4．8237A各寄存器对应的端口地址（戴P268 ）
表8-1 操作命令与有关信号的对应关系
CS
0 0 0
A3 A2 A1 A0
1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
IOR IOW
0 1 1 1 0 0
命
令
读状态寄存器 写控制寄存器 写DMA请求标志寄存器
0
0 0
1
1 1
0
0 1
8237A在传送时有四种工作模式
① 单字节传送模式（戴P262 ） ② 块传送方式（戴P262 ） ③ 请求传送模式（戴P262）④级连传输模式 （戴P262）
在这种传送模式下，8237A可以进行连续的数据传送。当出现以下三种 情况之一时停止传送： a.字节计数器减到0，产生DMA传输结束信号，在线上输出一个有效脉冲。 b.由外界送来一个有效的信号 EOP 。 c.外界的DREQ信号变为无效（外设来的数据已送完）。
DMA传输原理..
（3）请求传输方式
• 申请一次总线可以连续进行多个数据的传输。
• 每传输1个字节后，8237A都对外设接口的请求信号 进行测试：
DREQ端无效，暂停传输；
DREQ有效，接着进行下一个数据的传输。
• 允许数据不连续，按照外设的最高速度进行数据传输， 使用比较灵活。
12
（4）级联传输方式
• 几个8237A进行级联，一片8237A用作主片，其余用 作从片，构成主从式DMA系统。 • 从片收到外设接口的DMA请求信号后，向DMA控制器 主片申请，再由主片向CPU申请。 • 一片主片最多可以连接四片从片。这样，五片8237A 构成的二级DMA系统，可以得到16个DMA通道。 • 级联时，主片通过软件在方式寄存器中设置为级联 传输方式。从片设置成上面的三种方式之一。
第 6章
6.1 DMA传输原理
DMA传输
6.2 DMA控制器8237A
6.3 8237A的编程使用
1
直接存储器传送
（Direct Memory Access—DMA） 将外设的数据不经过CPU直接送入内存储器， 或者,从内存储器不经过CPU直接送往外部设备
M
CPU
I/O
一次DMA传送只需要执行一个DMA周期（相当于 一个总线读／写周期），因而能够满足高速外设数 据传输的需要。
6
2. DMA传输过程
• 总线请求：DMAC向CPU申请使用总线
• 总线控制转移：CPU同意DMAC管理总线
• 数据传输：外设接口和存储器之间传输数据
• 修改地址和计数器：为下一次传输做准备
• 结束处理：DMAC放弃对总线的控制权
• 以上的过程完全由硬件电路实现，速度很快。
• 用DMA方式进行一次数据传输所经历的时间称为 “DMA周期”，大体上相当于一次总线读写周期的时 间。
DMA工作原理
DMA工作原理一、引言DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机技术，它允许外部设备（如硬盘、网络适配器等）直接访问主存储器，而不需要通过中央处理器（CPU）的干预。
DMA的工作原理是通过使用专门的硬件控制器来管理数据传输过程，提高系统性能和效率。
二、DMA的基本原理DMA的基本原理是将数据传输的任务从CPU转移到专门的DMA控制器上。
DMA控制器与CPU并行工作，可以同时进行数据传输操作，而不会占用CPU的时间。
DMA控制器有自己的寄存器和逻辑电路，可以直接访问主存储器。
具体的DMA工作流程如下：1. 外部设备向DMA控制器发送请求，要求进行数据传输。
2. DMA控制器接收到请求后，通过总线控制信号将CPU置于空暇状态，并向外部设备发送确认信号。
3. DMA控制器与外部设备建立数据传输通道，通过总线直接访问主存储器，读取或者写入数据。
4. 数据传输完成后，DMA控制器向外部设备发送传输完成信号，并将CPU从空暇状态恢复为工作状态。
5. CPU检测到DMA控制器发送的传输完成信号后，可以进行后续的数据处理操作。
三、DMA的优势和应用领域1. 提高系统性能：由于DMA可以独立于CPU进行数据传输，可以减少CPU的负载，提高系统的响应速度和整体性能。
2. 节省CPU时间：DMA可以在CPU空暇时进行数据传输，不会占用CPU的时间，使CPU能够更多地处理其他任务。
3. 支持高速数据传输：DMA控制器可以通过高速总线（如PCI Express）进行数据传输，支持高速设备和大数据量的传输。
4. 广泛应用于存储设备：DMA常用于硬盘、固态硬盘（SSD）等存储设备的数据读写操作，可以提高数据传输速度和效率。
5. 网络数据传输：DMA也广泛应用于网络适配器，可以实现高速网络数据的接收和发送。
四、DMA的实现方式DMA的实现方式可以分为三种：单通道DMA、多通道DMA和循环DMA。
计算机组成原理dma
计算机组成原理dmaDMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是计算机组成中的一种技术，通过它，外部设备可以直接与主存进行数据传输，而无需经过中央处理器（CPU）的介入。
DMA技术的引入大大提高了计算机系统的性能和效率。
在传统的I/O数据传输方式中，CPU需要负责控制数据的传输过程，即CPU从外部设备读取或写入数据，并将数据转移到主存中。
这种方式会占用CPU的大量时间和资源，限制了计算机系统的整体性能。
而引入DMA技术后，外设可以直接将数据传输到主存中，或从主存中读取数据，而无需CPU的直接参与。
DMA技术的基本原理是，通过在计算机系统中添加一个DMA控制器，它可以独立地控制数据的传输过程。
当外设需要进行数据传输时，它会向DMA控制器发送请求，并提供存储器地址、传输数据大小等信息。
DMA控制器接收到请求后，会与主存进行通信，直接将数据传输到指定的存储器地址中。
通过使用DMA技术，可以显著减少CPU的负载，提高数据传输的速度和效率。
DMA技术在许多应用中都得到了广泛的应用，例如网络通信、磁盘读写、音视频处理等领域。
除了提高性能和效率之外，DMA技术还有其他一些优点。
首先，它可以提高系统的可靠性和稳定性，因为数据传输过程中不需要CPU的介入，减少了出错的可能性。
其次，DMA技术可以节省CPU的能耗，因为数据传输过程中CPU可以进入低功耗状态。
最后，DMA技术可以提供更好的实时性能，特别是在需要快速响应的应用中。
然而，DMA技术也存在一些限制和挑战。
首先，由于DMA控制器需要占用一定的系统资源，因此系统中只能同时支持有限数量的DMA传输。
其次，DMA传输需要与主存进行通信，可能会引起总线竞争和冲突，需要进行合理的调度和管理。
此外，由于DMA传输是由硬件直接控制的，因此对于某些特定应用，可能需要额外的软件支持来进行配置和管理。
总的来说，DMA技术是计算机系统中重要的组成部分，通过它可以提高系统的性能和效率。
dma工作原理
dma工作原理
DMA (Direct Memory Access) 是一种数据传输机制，能够在减少CPU负载的同时，实现高速度和高效率的数据传输。
DMA 的工作原理如下：
1. CPU下达传输指令：当CPU需要将数据从一个设备（如硬盘、网络适配器）传输到内存，或从内存传输到设备时，它向DMA控制器下达传输指令。
传输指令包含源地址和目的地址等信息。
2. DMA控制器初始化：DMA控制器接收到传输指令后，首先会进行初始化。
它将检查传输指令中的源地址和目的地址，然后检查数据传输的方向，以及需要执行的其他操作（如数据复制或清零）。
3. DMA访问总线：DMA控制器获得后，它会请求访问系统总线。
在成功获得总线之后，DMA控制器便可以直接与内存进行数据传输，而不需要经过CPU。
4. 传输数据：DMA控制器通过直接操作内存地址，将源设备或内存中的数据传输到目标设备或内存中。
它使用内存地址寄存器来跟踪数据传输的进度，以及传输的字节数。
5. 中断通知：当数据传输完成后，DMA控制器通过向CPU发送中断信号来通知它。
CPU可以通过检查中断请求来知道DMA传输的完成状态。
通过使用DMA，数据传输的工作由DMA控制器来完成，而不是由CPU来执行。
这样一来，CPU就可以在数据传输期间执行其他任务，提高了系统的整体性能。
而且，由于DMA控制器直接与内存进行交互，传输速度更快。
总而言之，DMA 通过提供一种高效的数据传输机制，有助于提高系统的吞吐量和响应能力。
DMA控制器工作原理
DMA控制器工作原理DMA（Direct Memory Access）控制器是一种计算机设备，用于在外设和主内存之间传输数据。
它的工作原理是通过旁路主处理器，直接在外设和内存之间进行数据传输，从而减少对主处理器的干预。
1.初始化：主处理器通过向DMA控制器发送初始化命令，设置传输参数和传输方向等。
DMA控制器根据这些参数进行设置，以确定传输的方式和范围。
2.请求DMA通道：外设在需要与主内存进行数据传输时，向DMA控制器发送请求。
DMA控制器接收到请求后，暂停主处理器的操作，开始控制数据传输。
3.确认DMA通道：DMA控制器检查请求，并通过向外设发送确认信号来确保通道可用。
如果通道不可用，DMA控制器将外设的请求排队，并在通道可用时进行传输。
4.寻址：DMA控制器从外设中读取数据的地址，并从主内存中读取或写入数据的地址。
这些地址将用于确定传输的起始位置和目的位置。
5.数据传输：DMA控制器将数据从外设读取到内存，或者从内存写入到外设。
数据传输过程中，DMA控制器通过DMA总线直接与内存进行通信，跳过主处理器。
6.中断通知：当传输完成时，DMA控制器会向主处理器发送中断请求，以便主处理器可以执行与传输相关的操作。
从以上步骤可以看出，DMA控制器在传输数据时，与主处理器并行工作，极大地提高了数据传输效率。
相比由主处理器执行的数据传输，DMA 控制器具有以下优势：1.减少主处理器负担：数据传输由DMA控制器完成，主处理器无需处理大量数据传输的细节和中断请求，从而减少了主处理器的负担，提高了系统的整体性能。
2.提高数据传输效率：DMA控制器通过直接访问内存，跳过主处理器的介入，减少了数据传输的延迟，提高了传输的效率。
3.支持多种外设：DMA控制器可以同时支持多种外设，通过适当的配置，可以使多个外设同时进行数据传输。
4.支持高速数据传输：由于DMA控制器是专门设计用于数据传输的设备，其硬件结构和数据通路优化，能够支持高速数据传输，提高系统的数据吞吐量。
dma链式传输 工作原理
dma链式传输工作原理
DMA链式传输的工作原理主要包含以下几个步骤：
1. 配置阶段：在DMA传输开始之前，需要配置好源地址、目标地址、数据长度以及控制信息等参数。
这些参数决定了数据传输的起始位置、目标位置以及传输的具体配置。
2. 外设发起传输请求：当需要数据传输时，外围设备（如网络接口卡、硬盘控制器）会向DMA控制器发起传输请求。
3. DMA控制器响应请求：DMA控制器接收到传输请求后，会暂停CPU的访问，并通过请求信号（如DMA请求信号）获取对系统总线的控制权。
4. 读取数据：DMA控制器从外设读取数据，并存储在内部缓冲区中。
5. 数据传输：DMA控制器将数据从内部缓冲区传输到系统内存中的目标地址。
6. 传输完成通知：当数据传输完成后，DMA控制器会释放对系统总线的控制权，并发出传输完成的中断信号，通知CPU。
7. CPU处理中断：CPU接收到传输完成的中断信号后，会执行相应的中断处理程序。
链式DMA传输通过多个描述符把要传输的离散的物理内存块进行一个一个的描述并形成描述符表，然后把第1个描述符的地址装载到XDMA的描述
符基址寄存器里面，然后开启DMA请求，XDMA一次便可以完成n个内存块的传输，大大提高了传输效率。
DMA原理与应用
DMA原理与应用DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机的输入输出技术，它允许外部设备（如硬盘驱动器、网络适配器等）直接访问主存（内存），而无需经过中央处理器（CPU）的干预。
DMA技术的应用极大地提高了计算机的IO性能和效率，让计算机在处理数据时变得更加高效。
DMA技术是通过将外设的数据传输任务交给DMA控制器（DMA Controller）来实现的。
DMA控制器是一种特殊的硬件设备，由寄存器、计数器、状态标志和控制逻辑等组成。
它负责管理数据传输的目标地址、数据长度、中断请求等。
在DMA传输过程中，首先CPU将DMA命令和相应的参数写入到DMA控制器的相关寄存器中，然后CPU继续执行其他任务，与此同时，DMA控制器会根据接收到的指令和参数，直接控制数据的传输。
当数据传输完成后，DMA控制器会发出一个中断请求来通知CPU，CPU再通过检查DMA控制器的状态标志等方式获取数据传输的结果。
DMA技术的应用：1.IO设备的数据传输：DMA技术可以用于实现大容量数据的高速传输，例如将硬盘上的文件传输到内存中。
在这种应用场景中，DMA控制器负责从硬盘读取数据，并直接将数据传输至内存，而CPU则可以继续执行其他任务，提高了系统的响应速度和效率。
2.外设控制：DMA技术可以用于实现对外部设备的直接控制，例如通过DMA控制器驱动音频设备，实现音频数据的实时传输和处理。
在这种应用中，DMA控制器负责从音频设备读取数据，并将数据传输至内存或进行其他处理，而CPU则可以专注于音频数据的处理算法，提高了音频设备的性能和音频处理的实时性。
3.内存备份与恢复：DMA技术可以用于实现内存的快速备份和恢复，例如在系统断电或发生故障时，通过DMA控制器将内存中的数据备份到硬盘中，从而保护系统的数据安全。
在这种应用中，DMA控制器负责读取内存数据并传输至硬盘，而CPU则可以处理其他任务，提高了系统的可靠性和稳定性。
《16位微机原理及接口技术》课件第6章
器。 PC/XT使用一片8237A， PC/AT使用两片8237A， 在高档微 机中常使用多功能芯片取代8237A，但多功能芯片中的DMA控 制器与8237A的功能基本相同。
1. 8237A的内部结构和引脚功能
8237A 是 具 有 4 个 独 立 DMA 通 道 的 可 编 程 DMA 控 制 器 （DMAC），它使用单一的+5 V电源、单相时钟和40引脚双列 直插式封装。在实际应用中，8237A必须与一片8位锁存器一起 使用，才能形成一个完整的4 通道DMA控制器。8237A经初始化 后， 可以控制每一个通道在存储器和I/O口之间以最高1.6 M波 特的速率传送最多达64 KB的数据块， 而不需要CPU的介入。
Hale Waihona Puke （2）读/写逻辑。当CPU对8237A初始化或对8237A寄存器进 行读操作时，8237A就像I/O端口一样被操作，读/写逻辑接收 IOR或IOW信号。当IOR为低电平时，CPU可以读取8237A内部 寄存器的值；当IOW为低电平时，CPU可以将数据写入8237A的 内部寄存器中。
在DMA传送期间，系统由8237A控制总线。此时，8237A分 两次向地址总线上送出要访问的内存单元20位物理地址中的低 16位，8237A输出必要的读/写信号，这些信号分别为I/O读信号 IOR,I/O 写 信 号 IOW ， 存 储 器 读 信 号 MEMR 和 存 储 器 写 信 号 MEMW。
dma课件ppt
CHAPTER 03
DMA应用案例
案例一：智能家居系统中的DMA
总结词
智能家居系统通过DMA实现高效的数据传输和处理，提升用户体验。
详细描述
在智能家居系统中，DMA（Direct Memory Access）技术被广泛应用于数据传输和处理。通过 DMA，数据可以直接在内存之间传输，无需CPU的干预，从而提高了数据传输的效率和系统的响应速 度。这使得智能家居系统能够更快速地处理用户指令，提供更流畅的用户体验。
系统的并行处理能力。
CHAPTER 02
DMA技术实现
DMA硬件
控制器
DMA控制器是实现DMA技术的 主要硬件设备，负责管理数据传 输和协调CPU与外设之间的操作
。
存储器
存储器是DMA传输过程中数据的 中转站，负责暂存待传输的数据。
通道
DMA传输通常通过独立的通道进行 ，每个通道可以独立地进行数据传 输。
DMA编程语言
C语言
C语言是一常用的编程语言，可用于编写DMA驱动程序和应用 程序。
Assembly语言
在一些底层硬件相关的编程中，Assembly语言也被用于编写DMA 控制器相关的代码。
其他高级语言
如Python、Java等高级语言也可以通过调用底层库或API来实现 DMA数据传输，但通常需要依赖第三方库或框架的支持。
DMA软件
DMA驱动程序
操作系统中的DMA支持
DMA驱动程序是负责管理DMA控制 器和配置相关参数的软件。
操作系统通常会提供对DMA的抽象和 封装，使得应用程序可以使用更高级 别的接口进行数据传输。
BIOS中的DMA支持
在某些系统中，BIOS会提供对DMA 的支持，以简化系统的初始化和配置 过程。
DMA方式
DMA方式主要适用于一些高速的I/O设备。这些设备传输字节或字的速度非常快。对于这类高速I/O设备，如 果用输入输出指令或采用中断的方法来传输字节信息，会大量占用CPU的时间，同时也容易造成数据的丢失。而 DMA方式能使I/O设备直接和存储器进行成批数据的快速传送。
DMA控制器或接口一般包括四个寄存器： 1：状态控制寄存器、 2：数据寄存器、 3：寄存器、 4：字节计数器。 这些寄存器在信息传送之前需要进行初始化设置。即在输入输出程序中用汇编语言指令对各个寄存器写入初 始化控制字。
块传送方式意味着在连续4个字的DMA写周期前有连续的4个字的DMA读周期，即4个字突发读，然后4个字突发 写，因此传输的数据个数应该是16字节的倍数。
如果传送大小或者DMA计数值不是16的倍数，则DMA将不能完整地传送完数据。假设要传送的数据为50个字节， 则316=48字节，会导致2个字节不能被传送，DMA在传送48个字节后停止。所以，选择DMA块传送方式时，一定要 注意这一点。
DMA方式的主要优点是速度快。
实现DMA传送的基本操作如下： 1、外设可通过DMA控制器向CPU发出DMA请求； 2、CPU响应DMA请求，系统转变为DMA工作方式，并把总线控制权交给DMA控制器； 3、由DMA控制器发送存储器，并决定传送数据块的长度； 4、执行DMA传送； 5、DMA操作结束，并把总线控制权交还CPU。
DMA技术教学课件
DMA技术的应用领域及优缺点
应用领域
嵌入式系统、音频/视频处理、网络数据传输等领域。
优点
提高数据传输速度、减轻CPU负担、降低功耗。
缺点
复杂的配置和初始化、数据可靠性和安全性的挑战。
DMA技术的分类和原理
分类
单向DMA、双向DMA、循环DMA等。
原理
DMA控制器接管总线控制权，将数据直接传输到内存，减少CPU的干预。
DMA的三种传输方式
内存与内存
从一个内存区域直接传输到另 一个内存区域。
外设到内存
外设设备直接将数据传输到内 存中。
内存到外设
内存数据直接传输到外设设备。
DMA技术的工作流程
1
1. 设备请求DMA传输
外设向DMA控制器发送传输请求。
2
2. DMA控制器响应请求
DMA控制器根据优先级和仲裁机制决定是否接收传输。
3
3. 数据传输
DMA控制器与外设设备和内存进行数据传输。
DMA传输的数据存储结构
数据缓冲区
存储传输数据的缓冲区。
内存映射
将外设设备的寄存器映射到内存地 址空间。
描述符
包含传输信息和缓冲区地址的描述 符。
DMA的仲裁机制和优先级
1 仲裁机制
多个DMA设备竞争总线控制权的机制。
2 优先级
不同DMA设备可设置不同的传输优先级。
DMA技术教学课件PPT
DMA技术是一项关键的数据处理技术，广泛应用于嵌入式系统和高性能计算 领域。本课件将详细介绍DMA技术的原理、工作流程以及在实际项目中的应 用案例。
什么是DMA技术？
DMA技术，全称为Direct Memory Access技术，是一种无需CPU干预的数据传输方式。通过DMA技术，外设设备可以 直接访问主存，提高数据传输效率。
《DMA技术》课件
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率。
04
DMA技术的优势与挑战
DMA技术的优势
高数据传输速率
减轻CPU负担
DMA技术能够实现高速数据传输，显著提 高了数据处理的效率。
通过DMA，数据可以直接在内存和硬件设 备之间传输，减轻了CPU的负担，使其能 够更专注于其他任务。
支持多任务并发处理
减少数据拷贝
DMA技术允许多个设备同时进行数据传输 ，提高了系统的并发处理能力。
它通过使用专门的DMA控制器来管理 数据的传输，使得数据传输过程更加 高效。
DMA的工作原理
DMA控制器与内存和外部设备之间建立数据传输的通道。
当需要传输数据时，DMA控制器向内存发送读或写请求，并将数据直接 从内存传输到外部设备或从外部设备传输到内存。
数据传输过程中，DMA控制器负责管理数据传输的起始地址、传输大小 和传输方向等参数。
高的传输速率。
02
DMA技术的应用场景
工业自动化
01
02
03
自动化生产
DMA技术可以用于自动化 生产流程中，实现设备与 设备之间的数据高速传输 ，提高生产效率。
实时监控
工业自动化中，DMA技术 可以用于实时监控生产线 的运行状态，确保生产安 全。
智能物流
DMA技术可以实现智能物 流管理，优化库存和运输 ，降低物流成本。
DMA技术可以用于医疗影像的快速传 输，便于医生远程诊断和会诊。
DMA技术可以实现医疗设备的互联互 通，便于数据的共享和协同工作。
医疗数据存储与处理
DMA技术可以实现医疗数据的快速存 储和高效处理，提高医疗服务的效率 和质量。
智能家居
智能安防
DMA技术可以用于智能家居的安防系统中，实现视频、音频等数 据的快速传输和实时监控。
dma工作原理及过程
dma工作原理及过程DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机内部的数据传输技术，用于优化数据传输的效率。
DMA的工作原理及过程可以分为五个主要步骤：初始化，请求，数据传输，中断和完成。
DMA的工作原理是通过减少中央处理器（CPU）的干预来优化数据传输。
传统上，当一个设备（如硬盘驱动器）需要在内存和它自己之间传输数据时，它必须将数据传输到CPU，然后再由CPU将数据传输到内存。
这种传统的数据传输方式需要消耗大量的CPU时间和资源。
而DMA的工作原理就是通过直接访问内存，跳过CPU来实现设备到内存的数据传输。
DMA有自己的地址和数据总线，可以直接从设备读取数据，并将数据写入内存。
CPU只需要在数据传输开始前进行一次初始化，并在数据传输完成后接收中断信号来处理后续任务。
下面将具体介绍DMA的工作过程：1. 初始化：首先，DMA控制器通过配置寄存器来初始化数据传输的相关参数，包括源设备地址、目标内存地址、数据传输长度等。
2. 请求：当设备需要进行数据传输时，它向DMA控制器发送请求信号，DMA控制器接收到请求信号后开始执行数据传输操作。
3. 数据传输：DMA控制器开始将数据从源设备读取，并通过数据总线直接写入目标内存。
数据传输的过程中，DMA控制器可以通过DMA引擎对数据进行处理、转换等操作。
4. 中断：当数据传输完成后，DMA控制器会发送中断信号给CPU，通知传输的完成。
CPU接收到中断信号后，可以进行后续操作，如更新数据结构、启动下一次数据传输等。
5. 完成：当DMA控制器发送中断信号后，数据传输就完成了。
CPU可以继续处理其他任务，而DMA控制器可以等待下一次设备请求来执行新的数据传输。
总的来说，DMA的工作过程可以简化为四个主要步骤：初始化、请求、数据传输和完成。
通过使用DMA，设备可以直接访问内存进行数据传输，而无需CPU的干预，从而提高数据传输的效率和系统的整体性能。
DMA工作原理
DMA工作原理一、概述DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机系统中用于高速数据传输的技术。
它允许外部设备（如硬盘、网络适配器等）直接与内存进行数据传输，而无需经过中央处理器（CPU）的干预。
DMA的工作原理是通过使用专门的DMA控制器来管理数据传输过程，提高数据传输的效率和速度。
二、DMA的工作过程1. 初始化在进行DMA传输之前，需要进行一系列的初始化操作。
首先，需要设置DMA控制器的寄存器，包括源地址、目的地址、传输长度等。
然后，需要将DMA请求信号与外部设备相连，以便在需要进行数据传输时触发DMA操作。
2. DMA请求当外部设备需要进行数据传输时，会向DMA控制器发送DMA请求信号。
DMA控制器接收到请求信号后，会暂停CPU的工作，开始进行数据传输操作。
3. 寻址DMA控制器根据初始化时设置的源地址和目的地址，通过总线控制器访问内存。
它可以直接读取源地址的数据，并将其写入目的地址。
4. 数据传输DMA控制器通过总线控制器与内存进行数据传输。
它可以在不干扰CPU工作的情况下，直接读取源地址的数据，并将其写入目的地址。
这样就实现了高速的数据传输。
5. 中断当DMA传输完成后，DMA控制器会向CPU发送中断请求信号，通知CPU数据传输已完成。
CPU接收到中断信号后，可以进行相应的处理，如更新数据状态、发送其他指令等。
三、DMA的优势1. 提高数据传输效率：DMA可以在不干扰CPU工作的情况下，直接进行数据传输，大大提高了数据传输的效率和速度。
相比于CPU通过程序控制数据传输，DMA可以在较短的时间内完成大量数据的传输。
2. 减轻CPU负担：DMA可以将数据传输的任务交给专门的DMA控制器处理，减轻了CPU的负担。
CPU可以将更多的时间和资源用于处理其他任务，提高整体系统的性能。
3. 支持多种外设：DMA可以支持多种外设进行数据传输，如硬盘、网络适配器、音频设备等。
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3． 8237A的传输类型
（1）DMA写传输（I／O→存储器） （2）DMA读传输（存储器→I／O） （3）DMA检验
（完成校验过程，测试DMA控制器的状态）。 （4）存储器到存储器传输
14
6.2.2 8237A的内部结构和外部连接
进行DMA传输时，CPU暂停对系统总线的 控制，DMAC取得了对总线的控制权，这时的 DMAC称为总线主模块。
6
பைடு நூலகம்
2. DMA传输过程
• 总线请求：DMAC向CPU申请使用总线 • 总线控制转移：CPU同意DMAC管理总线 • 数据传输：外设接口和存储器之间传输数据 • 修改地址和计数器：为下一次传输做准备 • 结束处理：DMAC放弃对总线的控制权
基本字节计数器
电源
公 共 部 份
IOR IOW MEMR MEMW READY
1 2 通道0 当前地址寄存器 当前字节计数器
CS
通道1
A4~A7
通道2
A0~A3
A0~A3
通道3
1：请求触发器 2：屏蔽触发器
DREQ0 DACK0
DREQ1 DACK1
DREQ2 DACK2 DREQ3 DACK3 EOP16
• 以上的过程完全由硬件电路实现，速度很快。
• 用DMA方式进行一次数据传输所经历的时间称为
“DMA周期”，大体上相当于一次总线读写周期的时
间。
7
[例]：用DMA方式将串行通信口接收到的200字节 的数据存入以BUFFER为首地址内存区域
对DMAC进行预置：向DMAC写入内存首地址，传输字 节数（200），传输方向（外设接口→内存），控制命令 （允许DMA传输）等；
3. 8086系统中的DMA信号
•最小模式
CPU通过HOLD接收DMA控制器的总线请求； 在HLDA引脚上发出对总线请求的允许信号。
•最大模式
通过RQ/GT0和RQ/GT1引脚接收DMA控制器的 总线请求，发送对总线请求的允许信号。
RQ/GT0引脚有较高的优先权。
9
6.2 DMA控制器8237A
这种方式可以获得最高的数据传输速度。如果一次传输的数 据较多，对系统工作可能产生一定的影响。
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（3）请求传输方式
• 申请一次总线可以连续进行多个数据的传输。 • 每传输1个字节后，8237A都对外设接口的请求信号
进行测试：
DREQ端无效，暂停传输； DREQ有效，接着进行下一个数据的传输。
• 允许数据不连续，按照外设的最高速度进行数据传输， 使用比较灵活。
控制命令等；
• 状态寄存器：存放DMAC当前的状态，包括有无
DMA请求，是否结束等。
4
图6-1
5
DMAC在系统中有二种不同的作用：
• 总线从模块：
CPU对DMAC进行预置操作，也就是向 DMAC写入内存传送区的首地址、传送字节数和 控制字时，DMAC相当于一个外设接口，称为总 线从模块。
• 总线主模块：
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（4）级联传输方式
• 几个8237A进行级联，一片8237A用作主片，其余用 作从片，构成主从式DMA系统。
• 从片收到外设接口的DMA请求信号后，向DMA控制器 主片申请，再由主片向CPU申请。
• 一片主片最多可以连接四片从片。这样，五片8237A 构成的二级DMA系统，可以得到16个DMA通道。
1. DMA通道
8237A有四个独立的通道（CH0一CH3）
每个通道：
• 16位地址寄存器； • 16位字节计数器； • 8位方式寄存器; • 1位的DMA请求触发器; • 1位的屏蔽触发器。 • 四个通道公用一个控制寄存器和一个状态寄存器。
对串行通信接口进行初始化，设置串行通信的参数，允 许串行输入等；
串口每输入一个数据，自动进行DMA传输；
最后一个数据传输结束后，DMAC发出传输结束信号 EOP。CPU可以通过查询知道传输已经结束，也可以利 用EOP信号申请中断，在中断服务程序里进行结束处理。
DMA方式传输200字节过程为：1次对DMAC初始化， 1次对串口初始化， 200次DMA周期，1次结束处理。 8
第6章 DMA传输
6.1 DMA传输原理 6.2 DMA控制器8237A 6.3 8237A的编程使用
1
直接存储器传送
（Direct Memory Access—DMA）
将外设的数据不经过CPU直接送入内存储器， 或者,从内存储器不经过CPU直接送往外部设备
M
CPU
I/O
一次DMA传送只需要执行一个DMA周期（相当于
8237A的内部结构分成二部分：
四个DMA通道和一个公共控制部分
15
+5V
HOLD HLDA
CLK 使微处理器地址锁存信号无效
1 锁存缓冲器 EN
STB 连接数据总线
M/IO
地
址
A8~A15
译
码
A4~A7
HRQ HLDA CLK
AEN
地 控制寄存器 状态寄存器 暂存寄存器
ADSTB
DB0~7
方式寄存器 基本地址寄存器
1． 8237A芯片的主要特点
有4个完全独立的DMA通道，可分别进行编程控制。 每个通道的DMA请求均可分别允许和禁止，并对各通道进行
优先级排队。 数据块最大为64KB，每传送一个字节后地址自动加1或减1。 DMA请求可以由外部输入，也可以由软件设置。 可以用级联的方法扩展DMA通道数。 可以进行从存储器到存储器的数据传输，用于对存储区域进
行初始化。
10
2． 8237A的工作方式
（1）单字节传输方式
8237A每申请一次总线，进行1个字节传输，然后释放系 统总线，一次DMA传输结束。
CPU可以在每个DMA周期结束后控制总线，进行数据传输， 所以不会对系统的运行产生大的影响。
（2）块传输方式
DMA控制器获得总线控制权后，可以连续进入多个DMA周 期，进行多个字节的传输（最多64K字节）。
一个总线读／写周期），因而能够满足高速外设数 据传输的需要。
2
6.1 DMA传输原理
1. DMA控制器
使用DMA方式传输时，需要一个专门的器件 来协调外设接口和内存储器的数据传输，这个 专门的器件称为DMA控制器，简称DMAC。
3
DMAC内部的寄存器：
• 地址寄存器：存放DMA传输时存储单元地址； • 字节计数器：存放DMA传输的字节数； • 控制寄存器：存放由CPU设定的DMA传输方式，