|
阅读：1818回复：10
DMA如何提高CPU的工作效率？
我是做应用软件的，前几天对硬件产生了兴趣，可是这个DMA让我百思不得其解，我看了论坛的文章，上面有一篇这样写道：
----------------------------------------------------- “DMA最明显的一个特点是它不是用软件而是采用一个专门的硬件电路 ──DMA控制器来控制内存与外设之间的数据交流，无须CPU介入，大大提高 CPU的工作效率。 在进行DMA数据传送之前，DMA控制器会向CPU申请总线控制权， CPU如果允许，则将控制权交出，因此，在数据交换时，总线控制权由DMA控制 器掌握，在传输结束后，DMA控制器将总线控制权交还给CPU”。 ------------------------------------------------------ 总线被占用了，而CPU必须通过总线访问内存获取执行指令，那CPU怎么工作？？？？即使有一、二级内存缓存，但使用写通时，CPU写内存时还是要使用总线呀？况且即使是读，但一、二级缓存总是有限的，它们主、用完了还是要从内存读，岂不还是要使用总线？ 还有PCI总线设备不是不用DMA控制器吗，为什么Intel的ICH2里面还有DMA Device,是为外部PCI-ISA扩充准备的吗？ IDE的硬盘有ULTRA DMA访问模式，它需要ICH2的DMA Device的支持吗？ 万望大虾指点迷津 |
|
|
沙发#
发布于：2003-04-19 10:41
我理解CPU和内存之间的数据传输是靠内部的总线来传输的，它和外部的总线是两个概念！
|
|
|
|
板凳#
发布于：2003-04-21 14:57
楼上兄弟，感谢你的回贴，不过我认为局部总线是挂在Host Bus上的，比如PCI Bus是通过HOST-PCI Bridge连到Host Bus上，而内存也是通过内存控制器挂到Host Bus,ISA总线又可以通过ISA-PCI Bridge挂到PCI Bus上，DMA访问过程中，数据肯定是通过ISA总线-PCI总线-HOST总线在ISA设备与内存之间进行交换。除非内存除了通过Host Bus访问之外，还提供了额外的到局部总线的接口，但我查阅了Intel的硬件手册，850 MCH Data sheet, ICH2 Data sheet,P4-487Socket Data sheet,都没有发现有这样的接口存在，不知道是我看得不够仔细，还是它没有指出，还是其实并没有这样的接口存在，如果是这样，我的问题还是没有解决。
|
|
|
地板#
发布于：2003-04-21 15:05
或者内存提供了除Host Bus之外的到CPU的接口，不过这肯定是不可能的，因为Host Bus就是用于CPU访问内存，I/O端口地址的，至于CPU内部总线是CPU的各个逻辑单元以及一级高速缓存之间交换数据用的，一级与二级高速缓寸之间又有一个前端总线，不过它们可以看做是CPU的一部分，而与内存，外设是隔离的，处于CPU（目前流行的，以前二级缓存是外置的）内部。
|
|
|
地下室#
发布于：2003-04-21 15:57
hi freejack:
很好的问题，问题被你想的太复杂，就我对DMA的认识，你看到的那段描述是很正确的。 至于你提到问题：我曾在CVE仿真环境下看到的波形是，在DMA占用总线期间，CPU是不取指令的，因为这个时候CPU没有总线控制权，而DMA 控制器才是总线的MASTER，在DMA一次操作后会释放控制；当然DMA有多种模式，对总线的释放并不意味一定完成了整个DMA传送请求。 总之，在总线看过去，CPU 和DMA controller 都是他的老板，不知回答问题没有。 |
|
|
5楼#
发布于：2003-04-21 16:47
rongsiji,是不是DMA控制器占用总线的时候，CPU从缓存读取数据执行，如果缓寸用完了CPU则等待，而DMA控制器占用总线的时间很短，所以是不是存在这样一个规律：如果缓存足够大，而DMA控制器占用总线的时间又足够短的话，那么两者并行的机会就足够大，但仍然存在着碰撞的情况。反之的话就根本不能实现并行，或很少能够并行。
|
|
|
6楼#
发布于：2003-04-24 16:25
hi there,
没有那么复杂，缓存应当是设计在CPU内部的，比访问外部的MEMORY要快，不过这与你的问题没有关系。有关系的是从硬件结构来看，缓存也要挂在总线上，DMA占了总线，CPU只能等。 DMA是直接内存访问，这个直接指外设不经过CPU去访问。就我的知识，常见的冯诺依曼体系结构是不存在你说的并行情况. :) |
|
|
7楼#
发布于：2003-04-25 12:10
CPU只能等，那就是CPU啥事都做不了了，那么第一贴引用的“大大的提高了CPU的工作效率”是不是可以理解为DMA控制内存读写时间更短，比如DMA控制须2个小时才能读完的工作，CPU控制却要3个小时才能完成（有点夸张：-P），从而到达了提升整个系统工作效率的目的？（而我以前理解的是通过提高并行度提高效率）
|
|
|
8楼#
发布于：2003-04-25 16:11
我里指的是提高CPU与外设并行度。当内存与HDD交换数据时，以CPU仍可以工作。数据交换由DMA来完成，适当的时候CPU才会干涉
|
|
|
9楼#
发布于：2003-04-26 11:48
综合wangxf与rongsiji的贴子，我彻底昏菜了，哪位大侠仗义出手，帮我总结总结？？？？？痛苦中~~~~~~~~~~~~~~
|
|
|
10楼#
发布于：2003-04-26 13:22
大部分内容和楼上的说的一样。
不过dma控制器是在每个机器周期的最后窃取总线控制权来传送数据的，所有dma会影响cpu的效率，当然这是相比于它不占用总线时的情况:) 总的来说，dma方式提高了cpu效率，不用它干预数据传送的大部分过程。 [编辑 - 4/26/03 by znsoft] |
|
|
