直视存储管

介绍

直视存储管（Direct Memory Access，简称 DMA）是一种直接访问主存的技术，用于在系统中实现高速数据传输，一般应用于存储器到外设的数据传输。DMA 处理器可以从 I/O 设备直接读取或写入数据而不需要 CPU 的干预，从而大幅度降低了 CPU 的占用率，提高了数据传输的速度和效率。

在计算机体系结构中，有一种传统的架构设计叫做 Input/Output System（I/O System），它主要由 CPU、内存和 I/O 设备三部分组成。当 I/O 设备需要与内存交换数据时，CPU 需要完成以下操作：

1. 从应用程序中读取数据；
2. 把数据复制到内核地址空间中；
3. 把数据从内核地址空间中复制到 I/O 端口。

这个过程中，CPU 参与了两次拷贝，非常耗费时间和资源。直视存储管的引入，就是为了解决这个问题。

工作原理

DMA 存在的目的就是为了从数据源快速的传输数据到目标地址，其中包含以下步骤：

1. 程序通过 CPU 发出 DMA 的请求；
2. DMA 负责控制总线并直接从主存中读取数据；
3. DMA 往下一个目标地址写入刚刚从主存中读取的数据；
4. DMA 不断循环以上两个步骤，直到完成所有的数据传输。

CPU 可以轻易地将需要 DMA 部件进行的任务加入到缓冲区中，然后即时返回到取得缓冲区的程序中，以便 CPU 可以继续其它任务。在整个 DMA 过程中，CPU 只需进行一次初始化，然后就可以选择等待 DMA 完成，或者继续执行其它程序。

应用场景

DMA 被广泛应用于发送数据包、接收数据包、磁盘 I/O、音频采集、视频采集等场景。其中，它最常见的用途是在网络传输协议中，支持高速的数据传输。

总结

通过本文的介绍，我们了解了直视存储管技术的原理、工作方式和应用场景。相较于传统的 I/O System 架构，DMA 可以降低 CPU 占用率、提高数据传输速度和效率，使得计算机系统更加高效稳定。