16、计算机内存与直接内存访问技术详解

计算机内存与直接内存访问技术详解

1. 直接内存访问（DMA）概述

在计算机系统中，直接内存访问（DMA）是一种重要的数据传输机制。以STM32H7系列的DMA传输为例，每次DMA传输由源地址和目标地址确定。每个数据流都有一对寄存器来存储这些地址，分别是外设地址寄存器（SxPAR）和内存地址寄存器（SxMAR）。

此外，每次DMA传输还由传输大小和传输模式定义。每个数据流都有其数据数量寄存器（SxNDR），用于存储传输大小。STM32H7系列的DMA控制器可以执行两种传输类型：正常类型和循环类型。FIFOs允许独立的源和目标传输宽度以及突发传输。每次DMA传输在总线上由两个事务组成：从外设数据寄存器或内存位置加载数据，以及将数据存储到外设数据寄存器或内存位置。

2. 总线主控DMA

传统的第三方DMA需要一个独立的DMA控制器，该控制器内置于主板芯片组中，用于在外部设备（第一方）和系统RAM（第二方）之间移动数据。这种DMA控制器由多个外设设备共享，因此被视为第三方DMA。而且，大多数现代计算机系统中使用的“直传”DMA传输每次需要两个内存事务：一个从源加载数据，一个将数据存储到目标。

总线主控DMA（第一方DMA）则是一种更优的DMA传输方式。现代计算机系统中的最新I/O设备可以充当总线主控，即每个设备可以直接访问总线上的任何其他I/O设备或内存。每个现代I/O设备都包含自己的集成DMA控制器，不与其他I/O设备共享。支持总线主控技术的外设设备能够在无需CPU或第三方DMA控制器干预的情况下，在系统内存和外设之间移动数据。

总线主控DMA比第三方DMA传输数据快得多，因为只需要一半的总线周期。第三方DMA需要DMA