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2025计算机组成原理考研知识点:DMA方式
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DMA方式
DMA是所有现代电脑的重要特色,他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,然后把他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传输重要地将一个内存区从一个装置复制到另外一个。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去。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传输对于能嵌入式系统算法和网络是很重要的。
在实现DMA传输时,是由DMA控制器直接掌管总线,因此,存在着一个总线控制权转移问题。即DMA传输前,CPU要把总线控制权交给DMA控制器,而在结束DMA传输后,DMA控制器应立即把总线控制权再交回给CPU。
DMA
一个完整的DMA传输过程必须经过下面的4个步骤。
1.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。
2.DMA响应
DMA控制器对DMA请求判别级及屏蔽,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。
3.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。
4.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。较后,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。
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