基于總線傳遞數(shù)據(jù)的2種形式PIO、DMA的解析

總線上的數(shù)據(jù)的傳遞有兩種形式。一種為程控輸入/輸出（PIO）另一種為直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)（DMA）。

1、PIO

使用PIO時(shí)，CPU是主模塊，總線上數(shù)據(jù)的讀取由CPU上運(yùn)行的軟件程序直接發(fā)起，傳遞的數(shù)據(jù)一定進(jìn)過(guò)CPU（如下面的一、二所述）。

一、軟件指令或者將已經(jīng)存放在CPU數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)被控模塊；

二、或者將目標(biāo)被控模塊里的一個(gè)數(shù)據(jù)讀入，放到CPU的數(shù)據(jù)寄存器中。

例如：需要將數(shù)據(jù)從模塊A---轉(zhuǎn)移到----模塊B，軟件將這個(gè)任務(wù)分解為兩個(gè)PIO操作

第一步：從模塊A讀取數(shù)據(jù)，并存放到CPU的數(shù)據(jù)寄存器中；

第二步：將存放在CPU數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)寫入到模塊B。

2、DMA

由于鏈接芯片與芯片之間的系統(tǒng)總線的時(shí)鐘頻率比CPU內(nèi)部的時(shí)鐘頻率要低許多，用PIO讀寫大量的數(shù)據(jù)是一種非常低效的方式占用CPU的處理能力。所以需要利用專門的硬件來(lái)協(xié)助執(zhí)行，在芯片與芯片之間或者模塊與模塊之間數(shù)據(jù)傳輸。這就是DMA。

此時(shí)軟件只需要將傳輸數(shù)據(jù)要求使用PIO通知DMA硬件，DMA硬件按照要求執(zhí)行數(shù)據(jù)的傳輸。這期間CPU繼續(xù)進(jìn)行其他工作。當(dāng)DMA硬件執(zhí)行完畢數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)之后，通過(guò)中斷信號(hào)或這通過(guò)向主存儲(chǔ)的某個(gè)特定地址寫入特定的數(shù)值，通知軟件。

一個(gè)DMA硬件通常包括多個(gè)DMA通道。每個(gè)通道一般用于一對(duì)模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸，通道之間相互獨(dú)立。

DMA描述符用于指定如何傳輸數(shù)據(jù)塊。一個(gè)DMA描述符至少包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑吹刂罚⊿A）、目的地址（DA）、需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（data size）、和每次總線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量（transfer size）。有些DMA模塊要求軟件將DMA描述符的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存放在主存儲(chǔ)器中，使用這個(gè)方法的好處時(shí)軟件可以十分有效的建立DMA描述符。在DMA執(zhí)行一個(gè)DMA數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)之前，DMA先要用DMA的方法，將存放在CPU主存儲(chǔ)的DMA描述符讀到DMA模塊中。

DMA將一個(gè)數(shù)據(jù)塊的傳輸分為兩個(gè)步驟。

第一步：從源地址的被控模塊讀取數(shù)據(jù)；

第二步：將讀取的數(shù)據(jù)寫入目的地址的被控模塊。

根據(jù)DMA描述符的規(guī)定，DMA可以在傳輸了一個(gè)數(shù)據(jù)塊之后，自動(dòng)的將源地址和目的地址更新到下一個(gè)數(shù)據(jù)塊地址，然后DMA開(kāi)始傳輸下一個(gè)數(shù)據(jù)塊，一直傳輸完實(shí)際要求傳輸?shù)臄?shù)量級(jí)。假設(shè)一個(gè)DMA開(kāi)始傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量是128Byte，每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊是16Byte，為了完成這個(gè)DMA描述符指定的數(shù)據(jù)傳輸，DMA自動(dòng)進(jìn)行8次總線讀取和8次總線寫入。這些傳輸路徑不經(jīng)過(guò)CPU