直接内存访问控制器

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一、什么是直接内存访问(DMA)DMA(DirectMemoryAccess)，即直接内存访问，是一种高速传输数据的机制。数据传输可以从适配卡到存储器、从存储器到适配卡或从一个存储器到另一个存储器。
用于数据传输时，不需要CPU参与。所有计算机主板都有DMA控制器，并且计算机通常使用适配器上的ROM（例如软盘驱动器控制器中的ROM）来传输数据。一旦控制器初始化完成并开始数据传输，DMA就可以与CPU断开并独立完成数据传输。
在DMA传输开始的短时间内，本质上有两个处理器在工作，一个执行程序代码，另一个传输数据。使用DMA传输数据的另一个优点是数据直接在源地址和目标地址之间传输，无需中介。通过CPU将字节从适配卡传输到内存需要两步操作。首先，CPU从适配卡读取该字节到内部寄存器中，并将其从寄存器传输到存储器中的适当地址。DMA控制器将这些操作简化为一步，操作总线上的控制信号，以便字节仅写入一次。这将大大提高您计算机的运行速度和工作效率。
随着当今计算机的进步，DMA不再用于在存储器之间传输数据。这比使用DMA控制更快，因为CPU非常快，但必须在适配器之间完成。DMA仍然是卡和内存之间传输数据的最佳选择。为了将数据从适配卡传输到内存，DMA触发总线从适配卡读取数据（即I/O读操作），并触发总线将数据写入内存。激活I/O读取操作允许适配器卡将一个数据单元（通常是字节或字）放置到PC数据总线上。此时，内存写总线也处于活动状态，因此从内存中读取数据。同时将PC总线复制到内存。
直接内存访问(DMA)方法是一种完全由硬件完成I/O交换的实用方法。DMA控制器从CPU手中接管总线的完全控制权。数据交换直接发生在内存和I/O设备之间，绕过CPU。DMA控制器采用三种方法：
①停止CPU访问内存：当外围设备请求发送一批数据时，DMA控制器向CPU发送信号。DMA控制器获得总线控制权后，开始数据传输。一组数据传输完毕后，DMA控制器通知CPU内存可用，并将总线控制权返回给CPU。
②循环旁路：如果I/O设备上没有DMA请求，则CPU按照程序要求访问内存。当I/O设备接收到DMA请求时，I/O设备绕过DMA请求。或者几个循环。
③DMA和CPU之间交替进行内部访问：CPU周期可分为两个周期，一个专用于DMA控制器访问，另一个专用于CPU访问。无需申请、设置或返还公交车使用权。

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二、直接内存访问(DMA)对内存的访问为什么比CPU对内存的访问的优先级更高？DMA处理的对象通常是快速外设，数据被放置在高速缓冲区中。如果缓冲区已满并且请求处理器没有收到及时响应，则缓冲区中的数据可能会被覆盖。，因此DMA内存访问优先级将高于CPU内存访问。