概念:DMA(直接內(nèi)存訪問)是一種避開CPU，可以直接訪問外設(shè)和內(nèi)存的技術(shù)。它可以在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間、存儲(chǔ)器之間以及外設(shè)之間訪問和移動(dòng)數(shù)據(jù)。

目的:不需要CPU干預(yù)，直接為外設(shè)服務(wù)，使CPU可以處理其他事務(wù)，提高系統(tǒng)效率。(附錄有例子補(bǔ)充)

成分:

一般來說，直接存儲(chǔ)器存取控制器將包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制寄存器。

DMA屬于外設(shè)，因?yàn)樗窃谔幚砥鞯木幊炭刂葡逻M(jìn)行傳輸?shù)摹?/p>

一個(gè)處理器可以包含多個(gè)直接存儲(chǔ)器存取控制器。每個(gè)控制器都有多個(gè)直接存儲(chǔ)器存取通道。

處理器DMA有兩種，系統(tǒng)DMA(可以訪問任何資源)和內(nèi)存DMA(專門用于內(nèi)部存儲(chǔ)器之間的數(shù)據(jù)訪問，速度更快)。

每個(gè)直接存儲(chǔ)器存取控制器都有一組先進(jìn)先出，作為直接存儲(chǔ)器存取子系統(tǒng)和外圍設(shè)備或存儲(chǔ)器之間的緩沖區(qū)

設(shè)置:

目前主要有兩種DMA傳輸結(jié)構(gòu):寄存器模式和描述符模式。

注冊(cè)模式

在基于寄存器的直接存儲(chǔ)器存取中，處理器直接對(duì)直接存儲(chǔ)器存取控制寄存器進(jìn)行編程，以開始傳輸。

基于寄存器的DMA由兩個(gè)子模式組成:自動(dòng)緩沖模式和停止模式。在自動(dòng)緩沖區(qū)DMA中，當(dāng)一個(gè)傳輸塊完成時(shí)，控制寄存器自動(dòng)重新加載其原始設(shè)置值，相同的DMA進(jìn)程以零開銷重新啟動(dòng)。自動(dòng)緩沖區(qū)DMA特別適合具有持久數(shù)據(jù)流的性能敏感型應(yīng)用。直接存儲(chǔ)器存取控制器可以獨(dú)立于其他處理器活動(dòng)讀取數(shù)據(jù)流，然后在每次傳輸結(jié)束時(shí)向內(nèi)核發(fā)出中斷。

停止模式的工作原理類似于自動(dòng)緩沖區(qū)DMA，只是DMA完成后不會(huì)重新加載每個(gè)寄存器，所以整個(gè)DMA傳輸只發(fā)生一次。停止模式對(duì)于基于某些事件的一次性傳輸非常有用。例如，數(shù)據(jù)塊不定期地從一個(gè)位置傳輸?shù)搅硪粋€(gè)位置。

描述符模式

基于描述符的直接存儲(chǔ)器存取(deor)需要一組參數(shù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，以啟動(dòng)一系列直接存儲(chǔ)器存取操作。該描述符中包含的參數(shù)與通常編程到直接存儲(chǔ)器存取控制寄存器集中的所有參數(shù)相同。然而，描述符也可以允許多個(gè)直接存儲(chǔ)器存取操作序列串在一起。在基于描述符的直接存儲(chǔ)器存取操作中，我們可以對(duì)一個(gè)直接存儲(chǔ)器存取通道進(jìn)行編程，并在當(dāng)前操作序列完成后自動(dòng)設(shè)置和啟動(dòng)另一個(gè)直接存儲(chǔ)器存取傳輸。

描述符管理

一個(gè)是軟件鏈管理，需要設(shè)置多種描述符，串聯(lián)在一起。一個(gè)描述符指向下一個(gè)描述符，描述符的加載是自動(dòng)的。

一種是硬件隊(duì)列管理DMA，只在一些高級(jí)處理器中使用。

最后，使用DMA時(shí)需要注意的問題:

DMA使用物理地址，而程序使用虛擬地址，因此配置DMA時(shí)必須將虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址。

由于程序使用虛擬地址，一般使用cache地址，cache的內(nèi)容不一定和其物理地址(內(nèi)存)的內(nèi)容一致，所以在開始DMA傳輸之前，必須刷新這個(gè)地址的Cache，也就是寫入內(nèi)存。

Os不能保證每個(gè)分配的內(nèi)存空在物理上是連續(xù)的。尤其是當(dāng)系統(tǒng)已經(jīng)使用了一段時(shí)間并且分配了大量?jī)?nèi)存時(shí)。所以每次都要判斷地址是否連續(xù)。如果不是連續(xù)的，就要把這個(gè)內(nèi)存分成幾個(gè)段，讓DMA完成傳輸