dma（直接內(nèi)存訪問）是一種硬件實現(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，允許外圍設(shè)備與主存直接交換數(shù)據(jù)，無需cpu的直接干預。dma傳輸?shù)幕締挝皇菙?shù)據(jù)塊，數(shù)據(jù)在i/o設(shè)備和內(nèi)存之間直接傳輸。

DMA傳輸過程

1. 預處理：CPU完成一些必要的工作，如測試狀態(tài)、啟動設(shè)備等，然后繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)。
2. 數(shù)據(jù)傳送：DMA設(shè)備準備好后，會主動向DMA控制器（DMAC）發(fā)出DMA請求，DMAC向CPU發(fā)出總線請求。
3. 后處理：數(shù)據(jù)傳送滿一個塊后，DMAC向CPU發(fā)出中斷請求，CPU執(zhí)行中斷程序，進行數(shù)據(jù)校驗、測試傳送過程等。

易錯點

實際上，題目詢問CPU用于DMA處理的時間占比，主要指的是DMA預處理和后處理的時間占比，因為其他部分不占用CPU時間。

DMA控制器操作流程

• CPU響應(yīng)DMA請求（傳送前）：當DMA控制器發(fā)出總線請求后，CPU響應(yīng)此請求，并發(fā)出總線響應(yīng)信號。
• 接管總線控制權(quán)（傳送前）：CPU接管系統(tǒng)總線控制權(quán)，準備進入DMA操作周期。
• DMA操作周期：CPU進入DMA操作周期，此時DMA控制器可以獨立進行數(shù)據(jù)傳輸。
• 數(shù)據(jù)傳送方向與控制信號：DMA控制器規(guī)定數(shù)據(jù)在主存和外設(shè)之間的傳送方向，發(fā)出讀寫等控制信號，以執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送操作。
• 數(shù)據(jù)傳送完成：數(shù)據(jù)傳送完成后，DMA控制器將向CPU報告操作的結(jié)束。
• 操作結(jié)束報告（傳送后）：DMA操作結(jié)束后，DMA控制器會通知CPU，以便CPU可以繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)。

DMA傳送方式

這是單總線的結(jié)果（CPU說了算，所以不會產(chǎn)生與CPU的沖突）：

這是三總線的結(jié)構(gòu)（也就是主存下面另外接了一條線到DMA，所以有可能與CPU發(fā)生沖突）：

• 停止CPU訪問主存：

  • 目的：在DMA傳輸期間，完全控制主存，避免與CPU的訪問沖突。
  • 操作：在DMA傳輸期間，暫停CPU對主存的訪問。
  • 優(yōu)點：控制簡單，易于實現(xiàn)。DMA可以完全控制主存，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
  • 缺點：CPU在傳輸期間不執(zhí)行程序，導致CPU資源未被充分利用。

• DMA與CPU交替訪存：

  • 目的：允許CPU和DMA控制器交替訪問主存，提高資源利用率。
  • 操作：將CPU周期分為兩個部分，C1周期專供CPU訪存，C2周期專供DMA訪存。DMA控制器和CPU交替進行訪存操作，無需申請總線使用權(quán)。
  • 優(yōu)點：有效利用CPU和DMA資源，提高系統(tǒng)效率。
  • 缺點：硬件邏輯更為復雜，需要精確控制訪問時間。

• 周期挪用（周期竊?。?/strong>：

  • 目的：在CPU未使用總線時，允許DMA控制器訪問主存。
  • 操作：DMA控制器檢測CPU的訪存周期，當CPU不訪存時，DMA控制器利用這個周期進行數(shù)據(jù)傳輸。如果CPU和DMA同時請求訪存，根據(jù)優(yōu)先級決定誰先訪問主存。
  • 優(yōu)點：最大限度減少對CPU性能的影響，提高主存的利用率。
  • 缺點：實現(xiàn)較為復雜，需要高級的硬件支持來檢測和響應(yīng)訪問請求。