基于總線傳遞數(shù)據的2種形式PIO、DMA的解析

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

1、PIO

使用PIO時，CPU是主模塊，總線上數(shù)據的讀取由CPU上運行的軟件程序直接發(fā)起，傳遞的數(shù)據一定進過CPU（如下面的一、二所述）。

一、軟件指令或者將已經存放在CPU數(shù)據寄存器中的數(shù)據發(fā)送到目標被控模塊；

二、或者將目標被控模塊里的一個數(shù)據讀入，放到CPU的數(shù)據寄存器中。

例如：需要將數(shù)據從模塊A---轉移到----模塊B，軟件將這個任務分解為兩個PIO操作

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

第二步：將存放在CPU數(shù)據寄存器中的數(shù)據寫入到模塊B。

2、DMA

由于鏈接芯片與芯片之間的系統(tǒng)總線的時鐘頻率比CPU內部的時鐘頻率要低許多，用PIO讀寫大量的數(shù)據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)據傳輸。這就是DMA。

此時軟件只需要將傳輸數(shù)據要求使用PIO通知DMA硬件，DMA硬件按照要求執(zhí)行數(shù)據的傳輸。這期間CPU繼續(xù)進行其他工作。當DMA硬件執(zhí)行完畢數(shù)據的傳輸任務之后，通過中斷信號或這通過向主存儲的某個特定地址寫入特定的數(shù)值，通知軟件。

一個DMA硬件通常包括多個DMA通道。每個通道一般用于一對模塊之間的數(shù)據傳輸，通道之間相互獨立。

DMA描述符用于指定如何傳輸數(shù)據塊。一個DMA描述符至少包括數(shù)據傳輸?shù)脑吹刂罚⊿A）、目的地址（DA）、需要傳輸?shù)臄?shù)據量（data size）、和每次總線傳輸?shù)臄?shù)據量（transfer size）。有些DMA模塊要求軟件將DMA描述符的數(shù)據結構存放在主存儲器中，使用這個方法的好處時軟件可以十分有效的建立DMA描述符。在DMA執(zhí)行一個DMA數(shù)據傳輸任務之前，DMA先要用DMA的方法，將存放在CPU主存儲的DMA描述符讀到DMA模塊中。

DMA將一個數(shù)據塊的傳輸分為兩個步驟。

第一步：從源地址的被控模塊讀取數(shù)據；

第二步：將讀取的數(shù)據寫入目的地址的被控模塊。

根據DMA描述符的規(guī)定，DMA可以在傳輸了一個數(shù)據塊之后，自動的將源地址和目的地址更新到下一個數(shù)據塊地址，然后DMA開始傳輸下一個數(shù)據塊，一直傳輸完實際要求傳輸?shù)臄?shù)量級。假設一個DMA開始傳輸?shù)臄?shù)據量是128Byte，每次傳輸?shù)臄?shù)據塊是16Byte，為了完成這個DMA描述符指定的數(shù)據傳輸，DMA自動進行8次總線讀取和8次總線寫入。這些傳輸路徑不經過CPU