第9章 DMA技术
DMA原理与应用
DMA原理与应用DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种用来提高计算机系统效率的技术。
它允许外设直接访问主内存，而不需要通过中央处理器（CPU）的介入。
这种技术在数据传输和存储方面非常有用，并且广泛应用于各种计算机系统中。
DMA技术的主要原理是通过在主内存和外设之间建立一个独立的通路，使外设能够直接读取或写入主内存的数据，而不需要CPU的参与。
这种通路称为DMA控制器或DMA引擎。
DMA工作的主要步骤如下：1.初始化：首先需要对DMA控制器进行初始化设置，包括传输方向、起始地址、传输长度等。
2.请求服务：外设向DMA控制器发送请求，请求访问主内存。
3.CPU响应：当CPU接收到DMA请求时，它会检查DMA控制器是否可用，如果可用，则将控制权转交给DMA控制器。
4.数据传输：DMA控制器按照设置的参数进行数据传输，它可以直接将数据从外设读取到主内存，或者将主内存中的数据写入外设。
5.完成操作：当DMA传输完成后，DMA控制器会向CPU发出中断请求，CPU回应后继续其他操作。
DMA应用：1.数据传输：DMA技术在硬盘、网卡、声卡等外设与主内存之间的大量数据传输中得到广泛应用。
通过使用DMA技术，这些外设可以直接访问主内存，而不需要CPU的干预，大大提高了数据传输速度和系统吞吐量。
2.音视频处理：在音视频处理中，DMA可以将音频和视频数据从存储器传输到音频和视频解码器中进行处理，并将处理后的数据返回到存储器中。
这样可以减轻CPU的负担，提高音视频处理的效率。
3.图形显示：DMA技术在图形显示中也得到广泛应用。
图像数据存储在主内存中，并通过DMA控制器直接传输到显示器的显存中，以便显示图像。
这样可以显著减少CPU对图像显示的负担，提高图形显示的速度和质量。
4.数据备份和恢复：通过DMA技术，可以将主内存中的数据直接备份到外部存储设备中，或者将备份的数据恢复到主内存中。
这样可以避免CPU的干预，提高数据备份和恢复的效率。
第9章DMA微型计算机原理与接口技术
通道选择 00：通道0 01：通道1 10：通道2 11：通道3 传输类型 00：M M校验 01：I/O M写 10：M I/O读 11：无意义 自动预置 0：禁止，1：允许。在自动预置时，当计数器计数到0时，当前地 址寄存的值和当前计数寄存器的值会被基地址寄存器和基计数寄存 器的值预置。
地址增减选择 0：地址减1 1：地址加1
5、8237内部寄存器
寄存器名 基地址寄存器 基字节数计数器 现行地址寄存器 现行字节数计数器 临时地址寄存器 临时字节数计数器 状态寄存器 命令寄存器 临时寄存器 模式寄存器 屏蔽寄存器 请求寄存器
位数（位） 16 16 16 16 16 16 8 8 8 6 4 4 4 4 4 4 4 4 1 1 1 4 1 1
0：无扩展写信号 1：扩展写
0：普通时序， 1：压缩时序
D0=1，表示存储器到存储器的数据传送，此时，由通道0发出软件 DMA请求，规定通道0从源内存地址读取数据到暂存器。再由通道1把暂存器 的数据写到目的内存单元。 M M的操作需要2个DMA周期。
9、请求寄存器 8237的每个通道有一条硬件的DREQ请求线，当工作在数据块传送方式 8237的每个通道有一条硬件的DREQ请求线，当工作在数据块传送方式 时，也可以由软件发出DREQ请求，即请求该通道进行DMA操作。所以，在8237 时，也可以由软件发出DREQ请求，即请求该通道进行DMA操作。所以，在8237 中有一种请求寄存器。 每个通道的软件请求可以分别设置。软件请求是非屏蔽的，它们的优 先权同样受优先权逻辑的控制。 软件请求标志在DMA复位或EOP有效时，会自动清0 软件请求标志在DMA复位或EOP有效时，会自动清0。 在对通道进行DMA软请求时，D2=1表示请求标志置1，否则置0 在对通道进行DMA软请求时，D2=1表示请求标志置1，否则置0 。 D1D0：对通道进行选择。 D1D0：对通道进行选择。
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工作原理
DMA工作原理概述：DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种计算机技术，允许外部设备直接访问系统内存，而无需CPU的干预。
DMA技术可以大大提高数据传输的效率，减轻CPU的负担，广泛应用于各种数据传输场景，如网络数据传输、磁盘IO等。
工作原理：DMA工作原理基于三个主要组件：DMA控制器、外设和系统内存。
下面将详细介绍DMA的工作原理。
1. DMA控制器：DMA控制器是DMA技术的核心组件，负责管理数据传输的过程。
它通常由寄存器、计数器和状态机组成。
- 寄存器：DMA控制器包含多个寄存器，用于存储配置信息、传输地址和传输长度等。
其中包括源地址寄存器、目的地址寄存器、传输长度寄存器等。
- 计数器：DMA控制器还包含一个计数器，用于记录已经传输的数据量，以便在传输完成时进行判断。
- 状态机：DMA控制器内部有一个状态机，用于控制传输的各个阶段，如启动传输、传输中、传输完成等。
2. 外设：外设是需要进行数据传输的设备，如网卡、磁盘控制器等。
外设通过DMA控制器直接访问系统内存，实现数据的读取和写入。
- 读取数据：外设通过DMA控制器提供的读取信号将数据从外设读取到DMA 控制器的缓冲区中。
- 写入数据：外设通过DMA控制器提供的写入信号将数据从DMA控制器的缓冲区写入到系统内存中。
3. 系统内存：系统内存是数据传输的目的地或来源地。
DMA控制器通过系统总线直接访问系统内存，将数据传输到指定的内存地址。
传输过程：DMA的传输过程可以分为以下几个阶段：1. 配置阶段：在传输开始之前，需要进行一些配置工作。
这包括设置源地址、目的地址、传输长度等参数。
这些参数通常由CPU通过对DMA控制器的寄存器进行写入来完成。
2. 启动传输：配置完成后，CPU向DMA控制器发送启动传输的命令。
DMA控制器接收到命令后，开始执行传输操作。
3. 传输过程：DMA控制器根据配置参数，从源地址读取数据，并将数据写入到目的地址。
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。
第9章 DMA技术
(C)保持不变(D)次高级
16．8237A用作存储器与存储器之间的传送时，从源地址中读出的数据通过（）送到目的地址单元中去。
(A)CPU的通用寄存器(B)8237A中的读写缓冲器
(C)8237A的暂存器(D)8237A中的现行字节寄存器
二、判断题
1．如使8237硬件复位，则任何一个通道的DMA请求都不能被响应。
（A）CPU（B）DMAC（C）外部设备（D）存储器
7．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用（）的时间。
(B)一个机器周期(C)一个存储周期(D)一个时钟周期
8．DMA方式中，周期“窃取”是窃取一个（）
(A)存储周期(B)指令周期(C)CPU周期(D)总线周期
9．在DMA传送方式下，外部设备与存储器之间的数据传送通路是（）。
(A)数据总线DB (B)专用数据通路(C)地址总线(D)控制总线CB
10．在DMA传送过程中，实现总线控制的部件是（）。
(A)CPU (B)外部设备(C)DMAC (D)存储器
11．在DMA方式下，CPU与总线的关系是（）。
(A)只能控制数据总线(B)只能控制地址总线
(C)成隔离状态(D)成短接状态
6.DMA方式的基本思想是（)。
第9章DMA技术
一．选择题
1．(C) 2．(A) 3．(C) 4．（C）
5．(A) 6．(B) 7．(C) 8．(A)
9．(A) 10．(C) 11．(C) 12．(B)
13．(D) 14．(B) 15．(B) 16．(C)
二、判断题
1．√2．×3．√4．×5．×
6．√7．×8．×
第9章DMA技术
一．选择题
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技术》课件
安全传输：采用加密技术， 确保数据传输的安全性
DMA技术的应用 案例
高速数据采集系统
应用领域：科学研究、工业自动化、医疗设备等 特点：高速、实时、高精度 工作原理：通过DMA技术直接访问内存，无需CPU干预 应用案例：高速数据采集卡、高速数据记录仪等
大规模数据处理系统
特点：数据量大、处理速度 快、实时性高
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DMA技术
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目录
添加目录标题
01
DMA技术的实现方式
04
DMA技术概述
02
DMA技术的发展趋势
05
DMA技术的优势
03
DMA技术的应用案例
06
添加章节标题
DMA技术概述
DMA的定义
DMA（Direct Memory Access） 是直接内存访问的 缩写
DMA是一种硬件 技术，允许外设直 接访问系统内存
DMA技术的优势
高速数据传输
直接内存访问：无需CPU干预，提高数据传输速度 并行传输：多个通道同时传输数据，提高传输效率 低延迟：减少数据传输过程中的等待时间，提高响应速度 高带宽：支持更高的数据传输速率，满足大数据传输需求
减少CPU负担
提高数据传输速度
减少CPU处理时间
提高系统响应速度
降低系统功耗
DMA技术的发展 趋势
更高的传输速率
随着技术的发展， DMA技术的传输 速率不断提高
目前，DMA技术 的传输速率已经可 以达到Gbps级别
未来，DMA技术 的传输速率有望 达到Tbps级别
更高的传输速率将 带来更快的数据传 输速度和更好的用 户体验
更广泛的应用领域
医疗领域：用 于医疗设备的 数据传输和控
DMA技术解释
DMA
Direct Memory Access（存储器直接访问）。这是指一种高速的数据传输操作，允许在外部设备和存储器之间直接读写数据，既不通过CPU，也不需要CPU干预。整个数据传输操作在一个称为"DMA控制器"的控制下进行的。CPU除了在数据传输开始和结束时做一点处理外，在传输过程中CPU可以进行其他的工作。这样，在大部分时间里，CPU和输入输出都处于并行操作。因此，使整个计算机系统的效率大大提高。
DMA的英文拼写是“Direct Memory Access”，汉语的意思就是直接内存访问，是一种不经过CPU而直接从内存了存取数据的数据交换模式。PIO模式下硬盘和内存之间的数据传输是由CPU来控制的；而在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率。DMA模式与PIO模式的区别就在于，DMA模式不过分依赖CPU，可以大大节省系统资源，二者在传输速度上的差异并不十分明显。DMA模式又可以分为Single-Word DMA（单字节DMA）和Multi-Word DMA（多字节DMA）两种，其中所能达到的最大传输速率也只有16.6MB/s直接存储器存取(DMA)控制器是一种在系统内部转移数据的独特外设，可以将其视为一种能够通过一组专用总线将内部和外部存储器与每个具有DMA能力的外设连接起来的控制器。它之所以属于外设，是因为它是在处理器的编程控制下来执行传输的。值得注意的是，通常只有数据流量较大(kBps或者更高)的外设才需要支持DMA能力，这些应用方面典型的例子包括视频、音频和网络接口。 一般而言，DMA控制器将包括一条地址总线、一条数据总线和控制寄存器。高效率的DMA控制器将具有访问其所需要的任意资源的能力，而无须处理器本身的介入，它必须能产生中断。最后，它必须能在控制器内部计算出地址。 一个处理器可以包含多个DMA控制器。每个控制器有多个DMA通道，以及多条直接与存储器站(memory bank)和外设连接的总线，如图1所示。在很多高性能处理器中集成了两种类型的DMA控制器。第一类通常称为“系统DMA控制器”，可以实现对任何资源(外设和存储器)的访问，对于这种类型的控制器来说，信号周期数是以系统时钟(SCLK)来计数的，以ADI的Blackfin处理器为例，频率最高可达133MHz。第二类称为内部存储器DMA控制器(IMDMA)，专门用于内部存储器所处位置之间的相互存取操作。因为存取都发生在内部(L1－L1、L1－L2，或者L2－L2)，周期数的计数则以内核时钟(CCLK)为基准来进行，该时钟的速度可以超过600MHz。 每个DMA控制器有一组FIFO，起到DMA子系统和外设或存储器之间的缓冲器的作用。对于MemDMA(Memory DMA)来说，传输的源端和目标端都有一组FIFO存在。当资源紧张而不能完成数据传输的话，则FIFO可以提供数据的暂存区，从而提高性能。 因为你通常会在代码初始化过程中对DMA控制器进行配置，内核就只需要在数据传输完成后对中断做出响应即可。你可以对DMA控制进行编程，让其与内核并行地移动数据，而同时让内核执行其基本的处理任务—那些应该让它专注完成的工作。
微机原理与接口技术9章(DMA控制器)
DMA控制器8237A
• 8237的引脚
– 其他
• EOP ：双向，当字节数计数器减为0时，在 上输出一个有效的低电平脉冲，表明DMA传 送已经结束；也可接收外部的信号，强行结 束8237的DMA操作或者重新进行8237的初始 化 • CLK：时钟信号输入，对于标准的8237，其输 入时钟频率为3MHz • READY：输入，高电平表示传送准备好。可用 来在DMA传送周期中插入等待状态 • RESET：输入，复位信号。芯片复位时，屏蔽 寄存器被置1，其他寄存器均清零，8237工作 于空闲周期SI
– DMAC是控制存储器和外设之间直接高速传送数 据的硬件 – DMAC应具备的功能
• 能接受外设的DMA请求信号，并向外设发出DMA响 应信号 • 能向CPU发出总线请求信号，当CPU发出总线保持响 应信号后，能够接管对总线的控制权 • 能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址 • 能向存储器和外设发出读/写控制信号 • 能控制传输的字节数，并判断传送是否结束 • 能发出DMA结束信号，DMA传送结束后，能释放总 线，让CPU重新获得总线控制权
DMA控制器8237A
• 8237的引脚
– 读写控制信号
• MEMR、MEMW：输出信号，控制对存储器的 读写 • IOW 、IOR ：双向信号
– 输入信号：CPU向8237写控制字或读8237状态 – 输出信号：8237控制对外设的读写
DMA控制器8237A
• 8237的引脚
– 数据地址信号
• DB0~DB7：既是CPU向8237的数据通道（输入或输出）；主动状 态时为向存储器输出的高8位地址A8~15 • A0~7：分两部分 – A0~3为双向，由CPU输入时选择8237的端口 – 输出时A0~3和A4~7一起输出存储器低8位地址 • ADSTB：正脉冲输出，地址选通信号，将DB0~7中的高8位地址信 号锁存到外部锁存器中 • AEN：高电平输出，地址输出允许，由它把锁存在外部锁存器中 的高8位地址送入系统的地址总线，同时禁止其它系统驱动器使 用系统总线 • CS ：输入信号，片选信号
DMA技术简介
Size Descriptor of 2st Block
Source Address
Source DMA Destination
Destination Address Next Destination Address Operation specific information
Descriptor Control
Internal counter external counter 3 6
Head
Tail
3
DMA RUN
I/OAT DMA链式工作模式
Internal counter external counter 4 6
Head
Tail
3
DMA RUN
I/OAT DMA链式工作模式
Internal counter external counter 5 6
I/OAT 技术示图
I/OAT DMA链式工作模式
首地址
传输大小
Source
DMA
Destination
传输控制
I/OAT DMA链式工作模式
首地址
Start Descriptor Address in CHAINADDR register
Descriptor Control
传输大小 Source DMA Destination
Tail
1 2
Prepare memcpy
Issue pending
OVER THANKS
DMA技术简介
饶兵兵
2012.11.27
目录
I/O体系结构简介
DMA基本概述
扩展知识
• I/O技术的发展历程 • DMA技术的引入
DMA技术详解
DMA技术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HOL D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DM A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。
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。
dma工作方式的原理
dma工作方式的原理DMA工作方式的原理DMA是指直接内存访问（Direct Memory Access），是计算机在数据传输过程中使用的一种高效的技术。
它可以在不占用CPU时间的情况下，实现对内存的直接访问，从而提高数据传输效率。
本文将详细介绍DMA工作方式的原理。
1. DMA的基本概念DMA技术是指通过专门的DMA控制器实现对内存的直接访问，而无需CPU的干预。
DMA控制器可以独立地控制数据的传输，直接将数据从设备读取到内存或从内存写入到设备，从而实现高速数据传输。
2. DMA的工作原理DMA控制器是一种专门的硬件设备，通过DMA通道连接到主机的总线上。
当需要进行数据传输时，DMA控制器会向CPU发出请求，要求CPU授权其访问内存。
一旦CPU授权，DMA控制器就可以直接访问内存，将数据传输到目标设备或从目标设备读取数据到内存。
DMA控制器包含多个寄存器，用于存储传输数据的源地址、目的地址、传输字节数等信息。
当DMA控制器开始传输数据时，它会根据这些寄存器中的信息，自动从内存中读取数据，并将其传输到目标设备或从目标设备读取数据并将其写入内存。
3. DMA的优点DMA技术可以显著提高数据传输效率，其主要优点如下：（1）减少CPU的负担。
DMA控制器可以独立地访问内存，不需要CPU的干预，因此可以大大减轻CPU的负担，提高系统的响应速度。
（2）提高数据传输速度。
DMA技术可以实现高速的数据传输，远远超过CPU的传输速度。
（3）提高系统的可靠性。
DMA控制器具有容错机制，可以检测并纠正传输过程中的错误，提高系统的可靠性。
4. DMA的应用领域DMA技术广泛应用于各种数据传输场景，如网络通信、音频视频处理、存储设备等。
在网络通信中，DMA技术可以实现高速数据传输，提高网络传输速度；在音频视频处理中，DMA技术可以实现高清晰度的数据传输，提高音视频的质量；在存储设备中，DMA技术可以实现高速数据读写，提高存储设备的性能。
DMA工作原理
DMA工作原理一、概述DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）是一种用于数据传输的技术，它允许外设直接与主存进行数据交换，而不需要CPU的干预。
DMA技术的应用可以显著提高数据传输的效率，减轻CPU的负担，使系统性能得到优化。
本文将详细介绍DMA的工作原理及其在数据传输中的应用。
二、DMA工作原理1. DMA控制器DMA控制器是实现DMA技术的核心组件，它负责管理数据传输的各个环节。
DMA控制器通常包含以下几个主要部份：- 地址寄存器：用于存储数据传输的起始地址和目的地址。
- 计数器：用于存储数据传输的字节数。
- 控制寄存器：用于设置DMA传输的模式、方向等参数。
- 状态寄存器：用于记录DMA传输的状态。
2. DMA传输过程DMA传输的过程主要包括以下几个步骤：- 配置DMA控制器：首先，需要通过编程的方式配置DMA控制器的相关寄存器，包括设置起始地址、目的地址、传输字节数等参数。
- 请求DMA传输：外设通过发送DMA请求信号来请求DMA传输。
一旦DMA控制器接收到DMA请求信号，它将开始执行数据传输操作。
- DMA传输：DMA控制器根据配置的参数，从起始地址读取数据，然后将数据传输到目的地址。
在传输过程中，DMA控制器可以通过总线直接与主存进行数据交换，而无需CPU干预。
- 完成DMA传输：一旦传输完成，DMA控制器将发出传输完成的信号，通知外设传输已经结束。
- 中断处理：如果需要通知CPU传输已完成，可以通过中断方式进行处理。
3. DMA传输模式DMA传输可以分为以下几种模式：- 单次传输：DMA控制器只执行一次传输操作，适合于数据量较小的情况。
- 块传输：DMA控制器连续执行多次传输操作，每次传输的数据量为一个块的大小。
块传输适合于数据量较大的情况，可以减少DMA控制器的负载。
- 循环传输：DMA控制器在完成一次传输后，自动重新开始下一次传输，循环执行。
循环传输适合于需要重复传输的场景，如音频数据的传输。
《DMA技术》课件
需要一定的硬件成本，且容易引发一些未知的系统问题。
DMA与CPU的关系
1
CPU操作方式
CPU通过中断或轮询方式，向I/O设备发出数据传输请求，数据在I/O设备和CPU之间传 送。
2
DMA操作方式
DMA控制器从I/O设备接收数据，存储到内存中并向CPU发出中断请求，CPU可随时获取 数据。
3
两者比较
DMA控制器的工作原理
芯片结构
工作过程
由地址计数器、状态寄存器、 数据寄存器、控制逻辑等组成， 具有完整的读写控制逻辑。
从I/O端口读取数据并传输到内 存，同时逐步将控制权交给 CPU，完成数据传输。
工作模式
DMA控制器采用循环传输模式、 请求传输模式、缓冲区传输模 式等方式来完成数据传输。
DMA通道的概念与分类
DMA技术
本次PPT课件将深入探讨DMA技术，该技术在处理数据时可提高系统效率，降 低CPU的负载，是提升计算机I/O性能的重要手段。
什么是DMA技术？
定义
DMA技术是指I/O设备直接与内存交换数据而无需CPU干预的一种数据传输方式。
优点
能显著减轻CPU负载，提高系统并行性能，适合数据量大、频繁操作I/O设备的应用场合。
3 安全保护机制加强
通过加强DMA传输过程中的数据保护和加密机制，提高系统的安全性和可靠性。
DMA技术的挑战与解决方案
随着系统复杂度和数据量的不断增长，DMA技术面临的挑战也越来越多。 需加强错误处理、安全保护和软硬件协同设计等方面的研究，提升DMAS 技术的应用质量和高效性。
DMA方式支持高速、连续传输，而CPU方式适用于数据较少且轻微的传输。
传统I/O操作与DMA技术的区别
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技术原理
dma技术原理今天咱们来唠唠这个超酷的DMA技术原理。
你可别一听技术就觉得头疼，咱就像聊天一样，轻松地把它搞明白。
DMA啊，全称是直接内存访问（Direct Memory Access）。
你可以把电脑的内存想象成一个超级大的仓库，里面存着各种各样的数据。
平时呢，当设备（比如说硬盘、网卡这些小伙伴）想要和内存交换数据的时候，得经过CPU这个大管家。
就好像你要从仓库里拿东西或者放东西，得先告诉管家一声，管家再去安排。
可是呢，这个管家CPU很忙的呀，它要处理各种各样的计算任务，像什么运行程序啦，处理图像啦，忙得不可开交。
这时候DMA就像一个小助手出现啦。
DMA可以直接在设备和内存之间建立一个“小通道”。
比如说硬盘里有个大文件要存到内存里，以前呢，硬盘得跟CPU说：“老大，我要把这个文件存到内存里啦。
”然后CPU就会一点一点地把数据从硬盘搬到内存。
现在有了DMA，硬盘就可以直接跟DMA说：“小助手，帮我把这个文件搬到内存去吧。
”DMA就麻溜地开始干活啦。
那这个小助手是怎么做到的呢？它有自己的一套控制逻辑。
就像它知道从哪里开始拿数据（硬盘的哪个位置），要把数据放到内存的哪个地方。
而且它还能控制数据传输的速度呢。
它就像一个勤劳的小蚂蚁，一趟一趟地把数据搬运过去，而且搬运的速度还挺快的。
你看，这样一来，CPU就轻松多了。
它就可以专心地做自己的计算工作，不用再为这些数据传输的小事操心啦。
这就好比家里请了个专门负责搬运东西的小工，主人就可以安心地做自己的大事，像看书、看电视之类的。
再说说DMA的好处吧。
因为它能直接进行数据传输，所以数据传输的效率大大提高了。
就像走高速路和走小路的区别，以前经过CPU中转就像走小路，弯弯曲曲的，现在直接走DMA这个高速路，那速度杠杠的。
这对于电脑整体的性能提升可有着不小的贡献呢。
而且呀，DMA还很聪明。
它可以根据设备和内存的状态来调整自己的工作。
如果内存有点忙，它可能会稍微放慢一点速度，等内存有空了再加快速度传输。
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(A)READY (B) (C) (D)
13．如果采用两级8237A级联方式，最多可构成（）个DMA通道。
(A)2 (B)4 (C)8 (D)16
14．在8237A用于存储器到存储器的数据传送时，使用（）。
(A)通道0的现行地址寄存器指示源地址，现行字计数寄存器对传送的字节数计数，通道1指示目的地址。
(A) 8254 按直接存储器存取方式进行主机与外设间的数据传送，系统至少应有( )芯片。
（A）8250（B）8259（C）8237（D）8255
5．占用CPU时间最少的传送方式是（）。
（A）DMA（B）中断（C）查询（D）无条件
6．在DMA方式下，能对总线进行控制的部件是( )。
三、填空题
1．4
2．I/O设备，存储器中
3．存储器单元，I/O设备
4．系统
5.直接存储器访问、存取批量高速
6.在外设与内存之间开辟直接的数据交换渠道
2．8237的四个通道具有不同的优先级别，其中通道0最高，通道3最低。
3．可以通过CPU执行一条输出指令，来启动8237的DMA操作。
4．DMAC接管总线的方式只有一种，即：使CPU暂时放弃总线控制权。
5．DMA的最高速度与存储器的工作速度无关。
6．每片8237A要占用16个连续的端口地址。
7．8237A基字节计数器预置时，写入的内容应是实际传送的字节数。
（A）CPU（B）DMAC（C）外部设备（D）存储器
7．采用DMA方式传送数据时，每传送一个数据要占用（）的时间。
(B)一个机器周期(C)一个存储周期(D)一个时钟周期
8．DMA方式中，周期“窃取”是窃取一个（）
(A)存储周期(B)指令周期(C)CPU周期(D)总线周期
9．在DMA传送方式下，外部设备与存储器之间的数据传送通路是（）。
(B)通道1的现行地址寄存器指示目的地址，现行字计数寄存器对传送的字节数计数，通道0指示源地址。
(C)通道2指示源地址，通道3的现行地址寄存器指示目的地址，现行字计数寄存器对传送的字节数计数。
(D)通道2的现行地址寄存器指示源地址，现行字计数寄存器对传送的字节数计数，通道3指示目的地址。
15．8237A各个通道可以采用循环优先权的方式，在这种方式下，刚刚被服务过的通道的优先级变为（）。
(A)数据总线DB (B)专用数据通路(C)地址总线(D)控制总线CB
10．在DMA传送过程中，实现总线控制的部件是（）。
(A)CPU (B)外部设备(C)DMAC (D)存储器
11．在DMA方式下，CPU与总线的关系是（）。
(A)只能控制数据总线(B)只能控制地址总线
(C)成隔离状态(D)成短接状态
(A)向上增加一级(B)最低一级
(C)保持不变(D)次高级
16．8237A用作存储器与存储器之间的传送时，从源地址中读出的数据通过（）送到目的地址单元中去。
(A)CPU的通用寄存器(B)8237A中的读写缓冲器
(C)8237A的暂存器(D)8237A中的现行字节寄存器
二、判断题
1．如使8237硬件复位，则任何一个通道的DMA请求都不能被响应。
6.DMA方式的基本思想是（)。
第9章DMA技术
一．选择题
1．(C) 2．(A) 3．(C) 4．（C）
5．(A) 6．(B) 7．(C) 8．(A)
9．(A) 10．(C) 11．(C) 12．(B)
13．(D) 14．(B) 15．(B) 16．(C)
二、判断题
1．√2．×3．√4．×5．×
6．√7．×8．×
第9章DMA技术
一．选择题
1.在进入DMA工作方式之前，DMA控制器是被当作系统总线上的一个( )。
(A)主处理器(B) I/O设备(C) I/O接口(D)主模块
2．主机与外设传送数据时，采用( )方式，主机与外设是串行工作的。
(A)程序查询(B)中断(C) DMA (D) IOP处理机
3．下列几种芯片中能接管总线且控制数据传送的是（）。
8．在DMA传送方式中，以级联方式的传输效率最高。
三、填空题
1．8237DMA控制器是具有( )个通道的DMA控制器。
2．DMA写操作把数据从( )传到( )。
3．DMA读操作把数据从（)传到( )。
4．用8237DMA控制器完成PC机的存储器与外设间的数据传送时，数据的传送需经过( )总线。
5.DMA方式的中文意义是（)，它答案：直接存储器访问、存取批量高速