计算机组成原理第五章(3)DMA处理

news2024/11/13 11:11:59

三种控制方式:程序查询程序中断DMA方式 

 回顾一下 之前的中断控制方式,如果是输入命令,先启动命令,通过地址总线选择相应的接口,通过地址译码之后的到选择电路,这个接口准备开始工作。

  • 启动外部设备,跟设备的选择信号结合在一起,置D触发器为0,B触发器为1
  • B触发器为0,通过接口电路发出启动设备的命令。
  • 启动命令之后外部设备就可以把数据通过接口电路送到数据寄存器DBR中,此时外部设备的工作已经完成了。
  • 完成后的外部设备会发出一个结束的信号,会置D触发器为1,
  • D触发器产生1的信号配合着屏蔽触发器产生0的信号
  • 两种信号通过INTR触发器产生中断请求的信号
  • 但是产生信号的影响还有受排队器的控制
  • 中断的请求排的级别高就可以为之服务了。
  • 排队器经过设备编码之后产生了向量的地址。 

DMA

DMA 和程序中断两种方式的数据通路

程序中断过程是CPU先执行当前的程序,直到IO发出请求,通过接口送入CPU,但是中间可能有请求信号的延迟,DMA方式采用了DMA接口,直接可以让主存和IO设备进行数据的交换,但是每次交换时,都需要向CPU发出总线请求,否则容易出现总线占用的情况。

  • 访问主存的地址由DMA接口电路来提供
  • DMA传送完数据之后还要告诉CPU数据传送完成,需要把控制权交给CPU

DMA 与主存交换数据的三种方式

DMA占用总线的时候CPU不能访问主存,这就类似于程序查询方式,CPU此时什么也不能干,不能发挥主存对CPU的利用率。

周期窃取 

 可以引入一个缓冲器,但是如果缓冲器做的容量比较小的话需要不断地从主存中取数据,这样也会减少CPU访问地时间,所以应该选取大容量地缓冲器

周期挪用,选取一个或者多个周期留给数据传输,这些节拍是对齐的,如果数据传输完了,剩下就给CPU。

 DMA接口的功能和组成

功能(简答):

  1. 向CPU申请DMA的传送
  2. 处理总线控制权的移交
  3. 控制和管理数据的传送
  4. 给出数据的首地址和长度
  5. 修正数据的地址和位数
  6. 程序结束后向CPU发出完成移信号

DMA 的工作过程

预处理、数据传送、后处理
预处理:确定数据传输的方向:是读还是写 给出主存的地址(DMA.AR)、给出设备的地址(DMA.DAR)、传送字的大小(DMA.WC)

 dma工作过程举例

  • INPUT --- 设备到主存

  1.  设备通过BR数据寄存器把要传送给主存的数据传送过去
  2. 同时设备要向DMA接口发出一个请求的信号,经过DMA控制逻辑,将请求信号发送给CPU
  3. CPU接受到之后CPU反馈应答信号,将控制权交给DMA
  4. 通过AR寄存器送出主存的地址(预处理完成),通过地址线给CPU
  5. 通过DMA给设备发一个反馈信号
  6. 送完之后AR WC的值发生改变,为下一个地址做一个传送。
  7. 直到发出溢出信号,传输结束。

笔者和同学交流理解是:1200B是吞吐量,计算出来的数据传输速度远大于吞吐量,所以吞吐出来的数据先存放在数据缓冲寄存器中,由于是字符型设备所以每存取 一个字符需要花费一个存取周期。

 

体现DMA的工作效率很高。

DMA接口与主存的连接

 类似于总线的链式结构

 

 DMA方式和中断方式的比较

 

 

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