DMA（Direct Memory Access）简介

什么是DMA（Direct Memory Access）

• DMA绕过CPU，在内存和外设之间开辟了一条 “隧道” ，直接控制内存与外设之间的操作，并完全由硬件控制。
• 这样数据传送不经过cpu，不需要保护、恢复CPU现场等一系列操作，减少开销。

如何运行

• 向cpu索要系统总线:接受外设发出的DMA请求，并向CPU发出总线请求。CPU响应总线请求，发出总线响应信号，接管总线控制权，进入DMA操作周期。
• 在系统总线上，进行内存和外设之间的数据传输:确定传送数据的主存单元地址及长度，并能自动修改主存地址计数和传送长度计数。规定数据在主存和外设间的传送方向，发出读写等控制信号，执行数据传送操作。
• 归还总线:向CPU发送DMA操作的结束。

如何传输

• 主存和DMA控制器之间有一条数据通路，当二者同时访问数据通路时，可能会发生冲突，有以下解决方法：

停止CPU访问主存（CPU基本不工作,DMA说了算）

• 简析：DMA要求使用总线，CPU就让给DMA使用。
• DMA接口向CPU发送一个信号，要求CPU放弃相关线路的控制权（地址线、数据线和有关控制线）。
• DMA接口获得总线控制权后，开始进行数据传送。
• 在数据传送结束后，DMA接口通知CPU可以使用主存，并把总线控制权交还给CPU。
• 这种传送过程中，CPU基本处于不工作状态和保持原状态。

DMA与CPU交替访存（CPU工作分时，CPU说了算）

• 简析：CPU工作分成两个周期：访问主存和不访问主存的周期，前者CPU访问主存，后者DMA访问主存。

• 这种方式适用于CPU的工作周期比主存存取周期长的情况。例如，CPU的工作周期是1.2us，主存的存取周期小于0.6us，那么可将一个CPU周期分为C1和C2两个周期。其中C1专供DMA访存，C2专供CPU访存。

• 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分时控制的。

周期挪用（相互商量，不允许打断）

• 简析：CPU和DMA相互商量，CPU不用访存时DMA使用；CPU访存时DMA不可打断；二者同时访存时，DMA访存。
• 这种方式是前两种方式的折中，当I/O设备没有DMA请求时，CPU按程序的要求访问主存，一旦I/O设备有了DMA请求，会遇到3种情况。
• 第一种是此时CPU不在访存（如CPU正在执行乘法指令），故I/O的访存请求与CPU未发生冲突；
• 第2种是CPU正在访存，则必须等待存取周期结束后，CPU再将总线占有权让出。
• 第3种是I/O和CPU同时请求访存，出现了访存冲突，此时CPU要暂时放弃总线占用权，由I/O设备挪用一个或几个存取周期。

参考自，更多细节请见：博客https://blog.csdn.net/jxq0816/article/details/52634702