DMA方式:CPU与外设间高效数据传输

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"直接存储器存取DMA方式在汇编语言输入输出系统中的应用" 直接存储器存取(DMA)方式是一种高效的输入/输出技术,它允许外部设备直接与计算机的内存进行数据交换,而无需CPU参与。这种技术的引入主要是为了提高数据传输的速度,因为当CPU介入数据传输时,会因为执行其他任务而产生额外的延迟。在DMA方式下,数据传送速度的上限由内存的工作速度决定,因此通常比传统的通过CPU进行数据搬运的方式更快。 在计算机系统中,输入/输出(I/O)系统是连接CPU与外部设备的关键部分。接口电路作为I/O设备与系统总线之间的桥梁,起到了中转站的作用。接口电路具备以下功能: 1. 数据暂存:当CPU和外设无法同步操作时,接口可以临时存储数据。 2. 端口地址译码:通过译码器确定CPU发出的地址指令对应哪个接口电路的端口。 3. 联络功能:协调CPU与外设之间的通信,例如启动和停止数据传输。 4. 中断管理:当数据传输完成后,接口能够向CPU发送中断请求,告知数据传输已完成。 5. 数据转换:例如将串行数据转换为并行数据,反之亦然。 端口是接口电路中与CPU交互的关键组成部分。数据口、控制口和状态口分别用于传输数据、控制信号和状态信息。每个端口都有一个唯一的地址,以便CPU能够准确地找到并与其通信。端口的编址有两种主要方式: 1. 存储器映像方式:端口和内存单元被视为相同,统一编址,这意味着访问内存的指令同样可以访问端口,但会占用一部分内存空间。 2. I/O端口独立编址:端口不占用内存空间,需要专门的I/O指令来访问。 在PC系列机中,通常采用端口独立编址,例如早期的8088到奔腾微处理器使用低16位地址寻址I/O端口,而现代的PC系统则使用较低的地址位进行I/O寻址。虽然理论上可以寻址大量端口,但实际可用的端口数量可能会因为系统和常规I/O接口的占用而减少。 在汇编语言编程中,常见的I/O指令包括直接寻址I/O指令,如INAL和OUT,它们可以直接读取或写入指定端口的值。例如,INAL,61H指令会从端口地址61H中读取数据到AL寄存器,而OUT61H,AL则会将AL寄存器中的数据写入端口61H。 DMA方式通过硬件实现快速的数据交换,减轻了CPU的负担,提高了系统整体的效率。而I/O接口电路和相关的汇编指令则是实现这一过程的基础,确保了CPU与外部设备之间的有效通信。