计算机组成原理第八章 第4讲 DMA方式 PPT
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计算机组成原理dmaDMA(Direct Memory Access,直接内存访问)是计算机组成中的一种技术,通过它,外部设备可以直接与主存进行数据传输,而无需经过中央处理器(CPU)的介入。
DMA技术的引入大大提高了计算机系统的性能和效率。
在传统的I/O数据传输方式中,CPU需要负责控制数据的传输过程,即CPU从外部设备读取或写入数据,并将数据转移到主存中。
这种方式会占用CPU的大量时间和资源,限制了计算机系统的整体性能。
而引入DMA技术后,外设可以直接将数据传输到主存中,或从主存中读取数据,而无需CPU的直接参与。
DMA技术的基本原理是,通过在计算机系统中添加一个DMA控制器,它可以独立地控制数据的传输过程。
当外设需要进行数据传输时,它会向DMA控制器发送请求,并提供存储器地址、传输数据大小等信息。
DMA控制器接收到请求后,会与主存进行通信,直接将数据传输到指定的存储器地址中。
通过使用DMA技术,可以显著减少CPU的负载,提高数据传输的速度和效率。
DMA技术在许多应用中都得到了广泛的应用,例如网络通信、磁盘读写、音视频处理等领域。
除了提高性能和效率之外,DMA技术还有其他一些优点。
首先,它可以提高系统的可靠性和稳定性,因为数据传输过程中不需要CPU的介入,减少了出错的可能性。
其次,DMA技术可以节省CPU的能耗,因为数据传输过程中CPU可以进入低功耗状态。
最后,DMA技术可以提供更好的实时性能,特别是在需要快速响应的应用中。
然而,DMA技术也存在一些限制和挑战。
首先,由于DMA控制器需要占用一定的系统资源,因此系统中只能同时支持有限数量的DMA传输。
其次,DMA传输需要与主存进行通信,可能会引起总线竞争和冲突,需要进行合理的调度和管理。
此外,由于DMA传输是由硬件直接控制的,因此对于某些特定应用,可能需要额外的软件支持来进行配置和管理。
总的来说,DMA技术是计算机系统中重要的组成部分,通过它可以提高系统的性能和效率。
计算机组成原理——DMA存取⽅式DMA(Direct Memory Access)直接存储器存取⾼速⼤容量存储器和主存之间交换时,若采⽤程序直接传送或程序中断传送的⽅式,则会有如下问题发⽣。
1)采⽤程序直接传送,主机⼯作效率受到限制。
2)采⽤中断控制数据传送可以提⾼主机效率,但⽤于⾼速外设和主机交换信息,会使主机处于频繁的中断与返回过程中,从⽽加重了与中断有关的额外负担(即保护旧现场,恢复新现场),这样降低了CPU的性能,还有丢失数据的可能。
DMA是l/O设备与主存之间由硬件组成的直接数据通路,主要⽤于⾼速I/O设备与主存之间的成组数据传送。
数据传送时是在DMA控制器控制下进⾏的,由DMA控制器给出当前正在传送的数据字的主存地址,并统计传送数据的个数以确定⼀组数据的传送是否已结束。
在主存中要开辟连续地址的专⽤缓冲器,⽤来提供或接收传送的数据。
在数据传送之前和结束后要通过程序或中断⽅式对缓冲器和DMA控制器进⾏预处理和后处理。
对磁盘的读写是以数据块为单位进⾏的,⼀旦找到数据块的起始位置就将连续地读写。
⼀、DMA控制器主要功能:组成:DMA控制器包括多个设备寄存器、中断控制和DMA控制逻辑等。
主要的寄存器有:(1)主存地址寄存器(MAR):存放要交换数据的主存地址(2)外围设备地址寄存器(ADR):存放I/O设备的设备码,或者表⽰设备信息存储区的寻址信息。
(3)字数计数器(WC):对传送数据的总字数进⾏统计。
(4)控制与状态寄存器(CSR):⽤来存放控制字和状态字。
(5)数据缓冲寄存器(DBR):暂存每次传送的数据。
⼆、DMA传送过程DMA的数据传送过程可分为三个阶段:DMA预处理DMA数据传送DMA传送后处理在上⾯数据传送的过程中,CPU和DMA控制器访问主存时可能会产⽣冲突,争夺总线的访问权。
那么应该如何安排CPU和DMA的访存?三、DMA传送⽅式四、DMA⽅式特点五、DMA⽅式与中断⽅式⽐较⽤⼀道例题来分析这两种⽅式对CPU的占⽤情况。