計算機組成原理 DMA訪問方式

高速大容量儲存器和主存之間交換時，若採用程式直接傳送或程式中斷傳送的方式，則會有如下問題發生。

1）採用程式直接傳送，主機工作效率受到限制。

2）採用中斷控制資料傳送可以提高主機效率，但用於高速外設和主機交換資訊，會使主機處於頻繁的中斷與返回過程中，從而加重了與中斷有關的額外負擔（即保護舊現場，恢復新現場），這樣降低了cpu的效能，還有丟失資料的可能。

dma是l/o裝置與主存之間由硬體組成的直接資料通路，主要用於高速i／o裝置與主存之間的成組資料傳送。

資料傳送時是在dma控制器控制下進行的，由dma控制器給出當前正在傳送的資料字的主存位址，並統計傳送資料的個數以確定一組資料的傳送是否已結束。在主存中要開闢連續位址的專用緩衝器，用來提供或接收傳送的資料。在資料傳送之前和結束後要通過程式或中斷方式對緩衝器和dma控制器進行預處理和後處理。

對磁碟的讀寫是以資料塊為單位進行的，一旦找到資料塊的起始位置就將連續地讀寫。

dma控制器包括多個裝置暫存器、中斷控制和dma控制邏輯等。主要的暫存器有：

（1）主存位址暫存器（mar）：存放要交換資料的主存位址

（2）外圍裝置位址暫存器（adr）：存放i/o裝置的裝置碼，或者表示裝置資訊儲存區的定址資訊。

（3）字數計數器（wc）：對傳送資料的總字數進行統計。

（4）控制與狀態暫存器（csr）：用來存放控制字和狀態字。

（5）資料緩衝暫存器（dbr）：暫存每次傳送的資料。

dma的資料傳送過程可分為三個階段:

dma預處理

dma資料傳送

dma傳送後處理

在上面資料傳送的過程中，cpu和dma控制器訪問主存時可能會產生衝突，爭奪匯流排的訪問權。那麼應該如何安排cpu和dma的訪存？

用一道例題來分析這兩種方式對cpu的占用情況。

使用dma方式雖然預處理和後處理所占用的時鐘週期開銷比較大，但是由於傳送的資料塊比較大，一秒內需要cpu管理的次數就比較少，綜合起來就是占用cpu時間的百分比比較小。

而中斷方式，雖然一次中斷所占用的時間比dma預處理和後處理所占用時間小，但一次中斷傳送的資料量小，一秒內需要cpu管理的次數就比較多，所以占用cpu時間的百分比就比較大了。

對於該題，需要知道的是中斷方式下，cpu用於訪問外設的時間響應中斷服務的時間開銷；而dma方式下，cpu用於訪問外設的時間是dma預處理和後處理的時間開銷，資料傳輸的工作交給了cpu去執行。