dma&CPU数据一致性

1. 原理

1.1 DMA

DMA是一种无需CPU的参加就可以让外设与系统内存之间进行双向数据传输的硬件机制。

它可以使系统CPU从实际的I/O数据传输过程中摆脱出来，大大提高系统的吞吐率，并且在传输期间，CPU还可以并发执行其他任务。

1.2 DMA与cache的一致性

cache用作CPU针对内存的缓存，避免CPU每一次都要与相对来说慢点的内存交互数据，从而来提高数据的访问速率，而DMA可以用作内存与外设之间传输数据的方式，数据不需要经过CPU周转。

“假设设备驱动程序把一些数据填充到内存缓冲区中，然后立刻命令硬件设备利用DMA传送方式读取该数据。如果DMA访问这些物理RAM内存单元，而相应的硬件高速缓存行的内容还没有写入RAM中，那么硬件设备所读取的至就是内存缓冲区中的旧值。”

1.2.1 保证DMA和cache一致性的方法

现在有两种方法来处理DMA缓冲区：

1. 一致性DMA映射：

   • 任何对DMA缓冲区的改写都要更新到内存子系统中，也称之为“同步的”或者“一致的”。

2. 流式DMA映射：

   • 这里的流即输入输出流，需要事先指定DMA缓冲区的方向。

1.3 启动DMA的过程

启动一次流式DMA数据传输分为如下步骤：

1. 分配DMA缓冲区

2. 建立流式映射

3. 释放流式映射

1.3.1 分配DMA缓冲区

在DMA设备不采用S/G（分散/聚集）模式的情况下&#x