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2022考研計算機知識梳理:DMA方式

時間:2024-06-26 欄目:復習備考

  DMA 是所有現代電腦的重要特色,他允許不同速度的硬件裝置來溝通,而不需要依于 CPU 的大量 中斷 負載。否則,CPU 需要從 來源 把每一片段的資料復制到 暫存器,然后把他們再次寫回到新的地方。在這個時間中,CPU 對于其他的工作來說就無法使用。 DMA 傳輸重要地將一個內存區從一個裝置復制到另外一個。當 CPU 初始化這個傳輸動作,傳輸動作本身是由 DMA 控制器 來實行和完成。典型的例子就是移動一個外部內存的區塊到芯片內部更快的內存去。像是這樣的操作并沒有讓處理器工作拖延,反而可以被重新排程去處理其他的工作。DMA 傳輸對于高效能 嵌入式系統 算法和網絡是很重要的。

  在實現DMA傳輸時,是由DMA控制器直接掌管總線,因此,存在著一個總線控制權轉移問題。即DMA傳輸前,CPU要把總線控制權交給DMA控制器,而在結束DMA傳輸后,DMA控制器應立即把總線控制權再交回給CPU。

  DMA

  一個完整的DMA傳輸過程必須經過下面的4個步驟。

  1.DMA請求

  CPU對DMA控制器初始化,并向I/O接口發出操作命令,I/O接口提出DMA請求。

  2.DMA響應

  DMA控制器對DMA請求判別優先級及屏蔽,向總線裁決邏輯提出總線請求。當CPU執行完當前總線周期即可釋放總線控制權。此時,總線裁決邏輯輸出總線應答,表示DMA已經響應,通過DMA控制器通知I/O接口開始DMA傳輸。

  3.DMA傳輸

  DMA控制器獲得總線控制權后,CPU即刻掛起或只執行內部操作,由DMA控制器輸出讀寫命令,直接控制RAM與I/O接口進行DMA傳輸。

  在DMA控制器的控制下,在存儲器和外部設備之間直接進行數據傳送,在傳送過中不需要中央處理器的參與。開始時需提供要傳送的數據的起始位置和數據長度。

  4.DMA結束

  當完成規定的成批數據傳送后,DMA控制器即釋放總線控制權,并向I/O接口發出結束信號。當I/O接口收到結束信號后,一方面停 止I/O設備的工作,另一方面向CPU提出中斷請求,使CPU從不介入的狀態解脫,并執行一段檢查本次DMA傳輸操作正確性的代碼。最后,帶著本次操作結果及狀態繼續執行原來的程序。

  由此可見,DMA傳輸方式無需CPU直接控制傳輸,也沒有中斷處理方式那樣保留現場和恢復現場的過程,通過硬件為RAM與I/O設備開辟一條直接傳送數據的通路,使CPU的效率大為提高。


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