DMA技术解析：CPU响应DMAC总线请求机制

"CPU对DMAC总线请求的响应-DMA控制器课件" DMA（直接存储器访问）技术是计算机系统中一种高效的数据传输机制，允许外部设备如磁盘控制器、网络接口卡等直接与内存交换数据，而无需CPU参与。这种方式显著提高了数据传输速率，尤其适用于大量数据的快速传输。 在DMA操作中，DMA控制器（DMAC）扮演着关键角色。DMAC接收来自CPU的读写信号，用于初始化传输过程。当外设需要进行DMA传输时，它会向DMAC发送DMA请求。DMAC接收到请求后，会向CPU发起总线请求，即请求对总线的使用权。CPU在每个总线周期的最后一个节拍响应这个请求，这是因为一个指令周期通常包含多个总线周期，所以相对于中断请求，CPU对总线请求的响应更快。 CPU响应总线请求的过程如下： 1. DMAC在收到外设的DMA请求后，会在适当的时机（通常是在当前指令执行完毕的最后一个总线周期）向CPU发出总线请求信号。 2. CPU在完成当前操作后，释放总线控制权，允许DMAC占用总线。 3. DMAC获得总线控制权后，会提供地址信息并发出读/写控制信号，开始直接与内存进行数据传输。 4. 在传输过程中，DMAC会更新地址寄存器和字节计数器，以追踪传输进度。 5. 当传输完成后，DMAC撤销总线请求，CPU重新接管总线，恢复正常的指令执行。 DMAC的组成部分包括： - 模式寄存器：设定传输模式，如单次传输、数据块传输等。 - 命令寄存器：控制存储器与I/O或存储器间的传输，并设定请求信号的有效电平。 - 请求寄存器：存储多路DMA请求信息。 - 字节计数器：记录传输的字节数。 - 地址寄存器：存储传输数据的内存地址。 - 状态寄存器：反映DMA控制器的状态。 - 暂存寄存器：暂时保存数据。 - 屏蔽寄存器：允许或禁止特定通道的DMA请求。 - 时序与控制电路：协调传输过程中的各种时序。 - 判优电路：处理多路DMA请求的优先级。 - 总线请求和总线请求允许：用于与CPU交互总线控制权。 总结来说，DMA方式通过DMAC实现了高速、高效的直接数据传输，减少了CPU的干预，提升了系统的整体性能。CPU对DMAC的总线请求响应机制确保了在不影响正常程序执行的情况下，能够及时地进行DMA传输，从而优化了系统资源的利用。