DMA方式的传送方式
DMA传送方式有3种:单元传送方式、块传送方式和on-the-fly传送方式。与外部DMA请求/应答协议不同的是,DMA传送方式定义了每次传送读/写的单元数,如表所示。
(1)单元传送方式(单字节传送方式)
单元传送方式意味着每个DMA请求对应一对DMA读/写周期,即1个单元读,然后1个单元写。
(2)块传送方式(连续传送方式)
块传送方式意味着在连续4个字的DMA写周期前有连续的4个字的DMA读周期,即4个字突发读,然后4个字突发写,因此传输的数据个数应该是16字节的倍数。
如果传送大小或者DMA计数值不是16的倍数,则DMA将不能完整地传送完数据。假设要传送的数据为50个字节,则3*16=48字节,会导致2个字节不能被传送,DMA在传送48个字节后停止。所以,选择DMA块传送方式时,一定要注意这一点。
(3)on-the-fly传送方式(请求传送方式)
在on-the-fly传送方式下DMA读/写可以同时进行。DMA应答信号通知外部设备去读或者写。同时,存储控制器将产生与读/写相关的控制信号给外部存储器。如果外部设备能够支持on-the-fly传送方式,将会使得外设的数据传输速率大大地增加。
停止CPU访问内存
当外围设备要求传送一批数据时,由DMA控制器发一个停止信号给CPU,要求CPU放弃对地址总线、数据总线和有关控制总线的使用权。DMA控制器获得总线控制权以后,开始进行数据传送。在一批数据传送完毕后,DMA控制器通知CPU可以使用内存,并把总线控制权交还给CPU。在这种DMA传送过程 中,CPU基本处于不工作状态或者说保持状态。
优点:控制简单,它适用于数据传输率很高的设备进行成组传送。
缺点:在DMA控制器访内阶段,内存的效能没有充分发挥,相当一部分内存工作周期是空闲的。这是因为,外围设备传送两个数据之间的间隔一般总是大于内存存储周期,即使高速I/O设备也是如此。
周期挪用
当I/O设备没有DMA请求时,CPU按程序要求访问内存;一旦I/O设备有DMA请求,则由I/O设备挪用一个或几个内存周期。
I/O设备要求DMA传送时可能遇到两种情况:
(1)此时CPU不需要访内,如CPU正在执行乘法指令。由于乘法指令执行时间较长,此时I/O访内与CPU访内没有冲突,即I/O设备挪用一二个内存周期对CPU执行程序没有任何影响。
(2)I/O设备要求访内时CPU也要求访内,这就产生了访内冲突,在这种情况下I/O设备访内优先,因为I/O访内有时间要求,前一个I/O数据必须在下一个访内请求到来之前存取完毕。显然,在这种情况下I/O设备挪用一二个内存周期,意味着CPU延缓了对指令的执行,或者更明确地说,在CPU执行访内指令的过程中插入DMA请求,挪用了一二个内存周期。
与停止CPU访内的DMA方法比较,周期挪用的方法既实现了I/O传送,又较好地发挥了内存和CPU的效率,是一种广泛采用的方法。但是I/O设备每一次周期挪用都有申请总线控制权、建立总线控制权和归还总线控制权的过程,所以传送一个字对内存来说要占用一个周期,但对DMA控制器来说一般要2—5个 内存周期(视逻辑线路的延迟而定)。因此,周期挪用的方法适用于I/O设备读写周期大于内存存储周期的情况。
DMA与CPU交替访内
如果CPU的工作周期比内存存取周期长很多,此时采用交替访内的方法可以使DMA传送和CPU同时发挥最高的效率。假设CPU工作周期为 1.2μs,内存存取周期小于0.6μs,那么一个CPU周期可分为C1和C2两个分周期,其中C1供DMA控制器访内,C2专供CPU访内。
这种方式不需要总线使用权的申请、建立和归还过程,总线使用权是通过C1和C2分时进行的。CPU和DMA控制器各自有自己的访内地址寄存器、数据寄存 器和读/写信号等控制寄存器。在C1周期中,如果DMA控制器有访内请求,可将地址、数据等信号送到总线上。在C2周期中,如CPU有访内请求,同样传送 地址、数据等信号。事实上,对于总线,这是用C1,C2控制的一个多路转换器,这种总线控制权的转移几乎不需要什么时间,所以对DMA传送来讲效率是很高的。
这种传送方式又称为“透明的DMA”方式,其来由是这种DMA传送对CPU来说,如同透明的玻璃一般,没有任何感觉或影响。在透明的DMA方式下工作,CPU既不停止主程序的运行,也不进入等待状态,是一种高效率的工作方式。当然,相应的硬件逻辑也就更加复杂。
DMA传送方式有3种:单元传送方式、块传送方式和on-the-fly传送方式。与外部DMA请求/应答协议不同的是,DMA传送方式定义了每次传送读/写的单元数。
如果传送大小或者DMA计数值不是16的倍数,则DMA将不能完整地传送完数据。假设要传送的数据为50个字节,则3*16=48字节,会导致2个字节不能被传送,DMA在传送48个字节后停止。所以,选择DMA块传送方式时,一定要注意这一点。
原理
一个设备接口试图通过总线直接向另一个设备发送数据(一般是大批量的数据),它会先向CPU发送DMA请求信号。外设通过DMA的一种专门接口电路――DMA控制器(DMAC),向CPU提出接管总线控制权的总线请求,CPU收到该信号后,在当前的总线周期结束后,会按DMA信号的优先级和提出DMA请求的先后顺序响应DMA信号。
以上内容参考:百度百科-DMA方式