15、直接内存访问（DMA）控制器详解

直接内存访问（DMA）控制器详解

1. 直接内存访问概述

直接内存访问（DMA）是一种特殊的数据传输方式，它允许数据在 I/O 设备和主内存之间直接传输，而无需 CPU 的干预。现代 DMA 控制器还支持内存到内存的 DMA 传输，这使得两个内存区域之间的数据传输更加高效。例如，在大多数现代计算机系统中，C 库函数 memcpy() 就是使用 DMA 传输来实现的。

1.1 DMA 控制器的基本原理

每个 DMA 传输至少由 DMA 控制器的两个内部寄存器驱动：地址寄存器和计数寄存器。DMA 通道是外围设备和 DMA 控制器之间的一对控制信号，包括 DMA 请求（DREQ）和 DMA 确认（DACK）。

1.2 “Fly-by” 和 “Fly-through” DMA

• “Fly-by” DMA ：数据在 I/O 设备和内存之间传输时不经过 DMA 控制器，只需指定内存地址，DACK 信号选择外围设备，完成一次 DMA 传输只需一次内存事务，速度较快，但无法实现内存到内存的 DMA 传输。
• “Fly-through” DMA ：需要指定源地址和目标地址，数据流经 DMA 控制器，控制器有一个 FIFO 缓冲区来临时存储数据。它先将源地址放到地址总线上，从源读取数据到内部 FIFO，再将目标地址放到地址总线上，将 FIFO 中的数据写入目标。完成一次 DMA 传输需要两次内存事务，但可以实现内存到内存的 DMA 传输。

2. 英特尔 8237A DMA 控制器