编辑“DMA”

'''DMA'''（Direct Memory Access，[[直接内存存取]]）是[[计算机科学]]中的一种[[内存]]访问技术。它允许某些[[电脑]]内部的[[硬件]][[子系统]]（电脑外设），可以独立地直接读写[[系统]]内存，而不需绕道[[中央处理器]]（[[CPU]]）。在同等程度的[[处理器]]负担下，DMA是一种快速的[[数据]]传送方式。很多[[硬件]]的系统会使用DMA，包含[[硬盘]]控制器、绘图[[显卡]]、网络卡和[[声卡]]。
==DMA原理==
DMA(Direct Memory Access，直接内存存取) 是所有现代[[电脑]]的重要特色，它允许不同速度的硬件装置来沟通，而不需要依于[[CPU]]的大量中断负载。否则，CPU 需要从来源把每一片段的资料复制到 暂存器，然后把它们再次写回到新的地方。在这个时间中，CPU 对于其他的工作来说就无法使用。DMA 传输将[[数据]]从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作，传输动作本身是由 DMA 控制器 来实行和完成。典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。像是这样的操作并没有让处理器工作拖延，反而可以被重新排程去处理其他的工作。DMA 传输对于高效能 嵌入式系统 算法和[[网络]]是很重要的。
==DMA工作步骤==
*'''DMA请求'''
CPU对DMA控制器初始化，并向[[I/O]][[接口]]发出操作命令，[[I/O接口]]提出DMA请求。
*'''DMA响应'''
DMA控制器对DMA请求判别优先级及屏蔽，向总线裁决逻辑提出总线请求。当CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权。此时，总线裁决逻辑输出总线应答，表示DMA已经响应，通过DMA控制器通知I/O接口开始DMA传输。
*'''DMA传输'''
DMA控制器获得总线控制权后，CPU即刻挂起或只执行内部操作，由DMA控制器输出读写命令，直接控制[[RAM]]与I/O接口进行DMA传输。在DMA控制器的控制下，在存储器和外部设备之间直接进行数据传送，在传送过程中不需要[[中央处理器]]的参与。开始时需提供要传送的数据的起始位置和数据长度。
*'''DMA结束'''
当完成规定的成批数据传送后，DMA控制器即释放总线控制权，并向I/O接口发出结束信号。当I/O接口收到结束信号后，一方面停止[[I/O]]设备的工作，另一方面向CPU提出中断请求，使CPU从不介入的状态解脱，并执行一段检查本次DMA传输操作正确性的[[代码]]。最后，带着本次操作结果及状态继续执行原来的[[程序]]。由此可见，DMA传输方式无需CPU直接控制传输，也没有中断处理方式那样保留现场和恢复现场的过程，通过硬件为RAM与I/O设备开辟一条直接传送数据的通路，使CPU的效率大为提高。
==DMA传送方式==
DMA技术的出现，使得外围设备可以通过DMA控制器直接访问内存，与此同时，CPU可以继续执行程序．那么DMA控制器与CPU怎样分时使用内存呢?通常采用以下三种方法：(1)停止CPU访内；(2)周期挪用；(3)DMA与CPU交替访内存． 　　
*'''停止CPU访问内存'''
当外围设备要求传送一批数据时，由DMA控制器发一个停止信号给CPU，要求CPU放弃对地址总线、数据总线和有关控制总线的使用权．DMA控制器获得总线控制权以后，开始进行数据传送．在一批数据传送完毕后，DMA控制器通知CPU可以使用内存，并把总线控制权交还给CPU．图(a)是这种传送方式的时间图．很显然，在这种DMA传送过程中，CPU基本处于不工作状态或者说保持状态。优点: 控制简单，它适用于数据传输率很高的设备进行成组传送。缺点: 在DMA控制器访内阶段，内存的效能没有充分发挥，相当一部分内存工作周期是空闲的。这是因为，外围设备传送两个数据之间的间隔一般总是大于内存存储周期，即使高速I/O设备也是如此。例如，软盘读出一个8位二进制数大约需要32us，而半导体内存的存储周期小于0.5us，因此许多空闲的存储周期不能被CPU利用． 　　
*'''周期挪用''' 　　
当I/O设备没有DMA请求时，CPU按程序要求访问内存；一旦I/O设备有DMA请求，则由I/O设备挪用一个或几个内存周期。I/O设备要求DMA传送时可能遇到两种情况：
#此时CPU不需要访内，如CPU正在执行乘法指令。由于乘法指令执行时间较长，此时I/O访内与CPU访内没有冲突，即I/O设备挪用一二个内存周期对CPU执行程序没有任何影响。
#I/O设备要求访内时CPU也要求访内，这就产生了访内冲突，在这种情况下I/O设备访内优先，因为I/O访内有时间要求，前一个I/O数据必须在下一个访内请求到来之前存取完毕。显然，在这种情况下I/O 设备挪用一二个内存周期，意味着CPU延缓了对指令的执行，或者更明确地说，在CPU执行访内指令的过程中插入DMA请求，挪用了一二个内存周期。 与停止CPU访内的DMA方法比较，周期挪用的方法既实现了I/O传送，又较好地发挥了内存和CPU的效率，是一种广泛采用的方法。但是I/O设备每一次周期挪用都有申请总线控制权、建立线控制权和归还总线控制权的过程，所以传送一个字对内存来说要占用一个周期，但对DMA控制器来说一般要2—5个内存周期(视逻辑线路的延迟而定)。因此，周期挪用的方法适用于I/O设备读写周期大于内存存储周期的情况。 　　
*'''DMA与CPU交替访内'''
如果CPU的工作周期比内存存取周期长很多，此时采用交替访内的方法可以使DMA传送和CPU同时发挥最高的效率。假设CPU工作周期为 1.2μs，内存存取周期小于0.6μs，那么一个CPU周期可分为C1和C2两个分周期，其中C1供DMA控制器访内，C2专供CPU访内。
==相关词条==
*[[I/O]]
*[[计算机]]
*[[CPU]]
*[[数据]]
==参考来源==
*http://zh.wikipedia.org/wiki/DMA
*http://baike.baidu.com/view/32471.htm
[[category:CPU|D]]
[[category:计算机|D]]