当 DMA 控制器（DMAC）完成数据块的传输后，会主动撤销向 CPU 发出的总线请求信号（HOLD 置为无效）

原创于 2025-12-22 00:00:00 发布 · 438 阅读

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DMA 传输的收尾：
当 DMA 控制器（DMAC）完成数据块的传输后，会主动撤销向 CPU 发出的总线请求信号（HOLD 置为无效）。CPU 检测到 HOLD 无效后，也会撤销总线响应信号 HLDA，从而重新获得对系统总线的控制权，恢复被中断前的任务执行。整个 DMA 传输过程中，CPU 仅在开始阶段授权总线使用权，之后不再参与数据搬运，显著提升了系统效率。

核心特点：DMA 实现“透明”数据传输，即全程无需 CPU 执行指令干预，由 DMAC 直接控制总线完成外设与内存之间的高速数据交换。

总线占用方式主要包括：

输入/输出处理机（IOP）：
IOP 是一种专用处理器，专门负责管理 I/O 设备和主存之间的数据传输，减轻 CPU 的负担。它能执行简单的 I/O 指令流，实现数据预处理、缓冲管理和协议转换等功能。相比普通 DMA，IOP 具备更强的程序控制能力。

进一步发展为外围处理机（PPU），其功能更接近完整 CPU，可独立运行复杂 I/O 程序，支持多台并行工作，广泛用于高性能计算、通信网关和实时系统中。某些大型系统通过 PPU 构建分布式架构，形成主 CPU 与多个 IOP 协同工作的多机系统。

现代计算机常采用多层次总线结构（如前端总线、PCIe、USB 等），以满足不同速度设备的需求。

DMA 控制器通过外设发出的就绪信号（如“准备好”/Ready、“数据可用”/Data Valid 或“选通”信号）来判断其是否已准备好进行数据传输。具体机制如下：

硬件握手信号：
外设与 DMA 控制器之间通常设有专用的控制信号线，例如：
- DREQ（DMA Request）：外设向 DMAC 发出请求，表示有数据需要传输；
- DACK（DMA Acknowledge）：DMAC 响应外设，表示已接管总线并准备就绪；
- 在每次数据传输前，外设必须置位 DREQ；DMAC 检测到该信号后启动传输，并发送 DACK 予以确认。
状态查询机制（可选）：
某些系统中，DMAC 可通过读取外设的状态寄存器（经由数据总线）来检查其是否准备好。这种方式多用于较复杂的 I/O 控制器（如硬盘控制器），其中 DMA 传输由设备驱动程序初始化，设备在准备就绪后触发中断或更新状态位。
响应中断或同步信号：
对于高速同步设备（如音频 ADC/DAC），常使用固定时钟节拍进行数据采样和传输，DMAC 根据定时器触发或周期性同步信号自动进行数据搬运，无需频繁检测状态。