6.2.3-直接存储器存取方式（教案）-《计算机原理》同步教学（电子工业出版社第3版）

教案 编号：PTGZ-289 流水号：056 （首页）共 4页 课程 《计算机原理》 一体化 理论 章节（课题）及内容 直接存储器存取方式 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 了解DMA的基本概念和工作原理。 · 掌握DMA控制器的功能和操作方式。 · 分析DMA方式与程序中断方式在数据传输中的异同点。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 1. DMA的基本概念和工作原理。 2. DMA控制器的功能和操作方式。 教学难点 1. DMA方式与程序中断方式在数据传输中的比较。 2. DMA控制器的实现细节。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 1. 讲授法：通过讲解DMA方式的基本原理和实现方法，使学生掌握相关知识。 2. 案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解DMA方式在实际应用中的优缺点。 3. 讨论法：鼓励学生提问和发表观点，培养学生的思辨能力和团队协作精神。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 · 通过回顾计算机组成原理的相关知识，引出DMA方式在数据传输中的重要性。 · 通过生活中的实例（如快递配送），形象地解释直接存储器存取的概念 2分钟 讲授新课 练习指导 1. DMA的基本概念和工作原理 2. 1. 定义：DMA是一种快速传送数据的计算机技术，它允许在外部设备和内存之间直接进行数据交换，而无需CPU干预。 2. 工作原理：DMA控制器接管CPU的控制权，控制外部设备和内存之间的数据传输，传输完成后将控制权归还给CPU。 3. DMA控制器的功能和操作方式 4. 4. 功能：DMA控制器负责管理DMA请求、控制数据传输方向、实现数据缓冲等功能。 4. 操作方式：包括单字节传输、块传输和请求传输等。 5. DMA方式与程序中断方式的比较 6. 6. 共同点：两者都是实现外部设备与内存之间数据传输的有效手段。 6. 不同点：DMA方式在数据传输过程中不需要CPU干预，而程序中断方式需要CPU参与；DMA方式适用于大量数据的快速传输，而程序中断方式适用于小量数据的传输。 DMA（Direct Memory Access，直接存储器存取）是一种计算机技术，它允许数据在外部设备和内存之间直接传输，而无需中央处理器（CPU）的直接干预。这种机制可以提高数据传输的效率，尤其是在处理大量数据时。 ### DMA的基本概念 1. **DMA控制器**：DMA控制器是一个专门的硬件电路，它负责管理DMA操作。它接收来自外部设备的DMA请求，并在适当的时候向CPU申请总线控制权。一旦获得控制权，DMA控制器就直接控制数据在内存和外设之间的传输。 2. **DMA请求**：当外部设备需要与内存交换数据时，它会向DMA控制器发出DMA请求。 3. **DMA响应**：DMA控制器在接收到DMA请求后，会根据当前的CPU状态和系统资源决定是否立即响应。 4. **总线控制权**：在DMA操作期间，DMA控制器会接管CPU的总线控制权，这样它可以直接控制地址总线和数据总线，进行数据传输。 ### DMA的工作原理 1. **初始化**：在DMA操作开始之前，需要对其进行初始化，包括设置DMA控制器的寄存器，指定数据传输的方向（内存到外设或外设到内存）、传输的数据量以及传输的内存地址等。 2. **请求和响应**：外部设备发出DMA请求，DMA控制器响应请求并检查系统状态。 3. **获取总线控制权**：一旦DMA控制器获得总线控制权，它会启动数据传输。 4. **数据传输**：DMA控制器控制数据在外部设备和内存之间直接传输，不需要CPU的干预。 5. **释放总线控制权**：数据传输完成后，DMA控制器释放总线控制权，CPU可以继续执行其他任务。 ### DMA控制器的功能和操作方式 **功能**： - 管理DMA请求和响应。 - 控制数据传输的方向和大小。 - 生成内存地址和控制信号以进行数据传输。 - 在DMA操作结束后通知CPU。 **操作方式**： - **单字节传输**：每次传输一个字节的数据。 - **块传输**：一次性传输一块连续的数据，直到整个数据块传输完毕。 - **请求传输**：只有在外部设备请求时才进行数据传输。 了解和掌握DMA的基本概念和工作原理，以及DMA控制器的功能和操作方式，对于深入理解计算机系统的数据传输机制和优化系统设计具有重要意义。