DMA传输：直接存储器存取详解

"该资源是关于计算机原理的第五章，主题是数字量输入输出，特别是直接存储器存取（DMA）技术的讲解。文件包含了DMA的工作原理、DMA控制器的功能、Intel 8237 DMA控制器的介绍以及其内部结构和引脚信号的详细描述。" 在计算机系统中，直接存储器存取（DMA）是一种允许外部设备如硬盘、网卡等直接与内存交换数据的技术，而无需通过CPU进行中间处理。这种方式显著提高了数据传输速率，尤其适用于需要大量快速传输数据的应用场景，如磁盘I/O和网络通信。然而，DMA方式会增加系统的硬件复杂度，并且需要额外的管理和控制机制。 DMA控制器是实现DMA的关键组件。它的主要职责包括接收并处理来自外设的DMA请求，向CPU发送DMA请求信号，一旦CPU响应，DMA控制器将接管总线控制权，执行DMA操作。它还负责生成存储器地址，控制读写操作，以及计算和监测数据传输的数量，确保传输完成。当传输结束，控制器会释放总线，使得CPU能够恢复正常的指令执行。 Intel 8237是一个经典的四通道可编程DMA控制器，每个通道具有独立的优先级，0号通道优先级最高。8237内部包含多个寄存器，如模式寄存器、当前地址寄存器、字节计数器等，用于存储和控制不同的操作参数。此外，它还有一系列的引脚信号，例如AEN（地址有效），用于表明DMA地址有效，阻止CPU在同一时间内访问地址；ADSTB（地址 strobe）输出，表示地址线上高8位（A15~A8）的有效性。 在实际应用中，了解DMA的工作机制和控制器的特性对于优化系统性能和设计高效的I/O操作至关重要。通过配置8237的寄存器，可以设置不同通道的数据传输模式，比如单字节、块传输等，并调整传输方向和地址增量。理解这些细节有助于深入理解计算机系统如何高效地处理输入输出任务。