10.1　直接存储器存取工作原理

10.1　直接存储器存取工作原理

CPU与外设之间的数据传输方式有程序方式、中断方式和直接存储器存取（DMA）方式，前面已经介绍了前两种方式，本章介绍最后一种方式。DMA是计算机系统中一种高速的数据传输方式，这种方式允许计算机的外设和内存之间直接进行数据读写操作，不需要CPU干预。整个数据传输操作在DMA控制器的控制下进行。CPU除在数据传输开始和结束时参与处理外，其他时间则不需要干预。在传输过程中，CPU同DMA并行工作，这样一来，就使整个计算机系统的效率大大提高。

DMA方式由以下3个要素组成。

（1）传输源：要传输的数据源头，DMA控制器从传输源读出数据，如存储器。

（2）传输目标：要传输的数据目标，DMA控制器将数据传输到传输目标，如串口。

（3）触发信号：用于触发一次数据传输的动作，执行一个单位的传输源至传输目标的数据传输，可以用来控制传输的时机。(https://www.daowen.com)

DMA控制器的工作原理如图10.1所示。DMA控制器可直接控制总线，在内存与外设之间建立一条数据传输通路。在数据传输开始前，DMA控制器请求CPU把总线控制权转交给它，然后它在数据源地址和数据传输的目标地址之间建立通路，开始数据传输。数据传输完成后，DMA控制器再把总线控制权交还给CPU，完成一次数据传输。

图10.1　DMA控制器的工作原理

一次完整的DMA包括DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。

DMA数据传输的主要优点是速度快。由于CPU不参加传输，就省去了CPU取指令、取数、送数等操作。在数据传输过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。内存地址修改、传输字节个数的计数等，也不是由软件实现，而是由硬件线路直接实现的，所以DMA数据传输能满足高速I/O的要求，也有利于提高CPU效率。