8237A DMA控制器：原理、工作方式与应用

"应用场合-DMA控制器原理与应用" DMA（Direct Memory Access，直接存储器访问）是一种计算机系统中数据传输的技术，它允许外部设备（如硬盘、通信接口等）直接与内存交换数据，而不需通过CPU。这种方式在高速、大量数据传输时特别有用，因为它减少了CPU的介入，从而释放了CPU资源，使其可以执行其他更重要的任务。 9.1 DMA概要 DMA的核心思想是让存储器与高速外设之间直接进行数据交换。在DMA过程中，DMA控制器（DMAC）接管了CPU对系统总线的控制，使得数据传输由硬件直接管理，而不是通过CPU的指令序列来控制。这种硬件控制方式显著提高了数据传输速率。 应用场合 - 硬盘和软盘外设：在磁盘读写操作中，DMA能快速批量传输大量数据，提高I/O性能。 - 快速通信通道：例如，在高速串行通信中，DMA可实现高效的数据交换。 - 多处理机和多程序数据块传送：在并行处理环境中，DMA有助于数据在不同处理器间的快速共享。 - 图像处理：向CRT屏幕传送图像数据时，DMA可以减少延迟，提高画面刷新率。 - 快速数据采集：在科学实验或工业控制中，需要实时处理大量传感器数据，DMA可确保数据传输不会成为瓶颈。 - DRAM刷新操作：DRAM需要定期刷新以保持其存储的内容，DMA在此过程中用于快速读取和写回数据。 DMA的传送过程 1. 初始化阶段：设置DMA传输的参数，如传输字节数、起始地址、方向等，并选择合适的DMAC通道。 2. 申请阶段：外设准备好数据后，向DMAC发送DMA请求（DREQ）。 3. 响应阶段：CPU响应DMAC的总线请求（HRQ），在当前操作完成后释放总线控制权，并发送HLDA信号。 4. 获取总线阶段：DMAC收到HLDA信号后，接管总线并发送DACK（DMA应答）信号给外设，表明已准备好接收数据。 5. 数据传输阶段：外设开始通过总线直接将数据写入或读出内存，DMAC管理地址和数据的传输。 6. 结束阶段：传输完成后，DMAC会释放总线控制权，CPU重新接管，同时可能触发中断告知CPU传输已完成。 通过DMA控制器，如8237A，可以实现上述功能。8237A包含多个寄存器用于配置工作方式和传输参数。在实际应用中，正确编程和配置这些寄存器是实现高效DMA传输的关键。 DMA技术在提高系统性能，特别是处理大量数据传输任务时，发挥着至关重要的作用。通过减少CPU的参与，DMA使得计算机系统能够更专注于计算密集型任务，同时保持高效的I/O操作。