IO方式、DMA 和多通道

DMA方式（完全硬件）
　　在 I/O设备与外设之间有直接数据通路，传送过程中不需要CPU参与，而是 DMA控制器控制完成。

　　DMA工作过程：

　　1）预处理

　　CPU收到 设备发出的DMA请求，它做为 司令，会向 DMA发布一些命令，启动DMA，测试I/O设备，初始化寄存器等

　　2）数据传送

　　完全由DMA硬件完成

　　3）后处理

　　完成数据传送后，DMA控制器向CPU发送中断请求。

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通道方式（有程序参与）
　　I/O 通道是指专门负责输入/输出的处理机，每个通道都挂接外设，主机在执行 I/O命令时，只需要启动通道，然后通道会执行通道程序。

通道方式是对DMA方式的发展，由一个数据块的读写发展成为对一组数据块的处理。

　　通道的工作过程：CPU只要向 I/O通道发送一条 I/O指令，哪怕是一组相关的读写操作，通道会执行通道程序，完成一组数据的传送。
　　DMA与通道方式的区别：

　　1）一些控制信息，如数据块的大小，内存位置，DMA方式下由CPU来控制，但是通道方式下由通道控制

　　2）每个DMA控制器对应一台设备与内存交换数据，但是通道可以控制多台设备与内存的数据进行交换。
https://www.cnblogs.com/juanzhi/p/12837375.html?share_token=2a364f36-e2a8-4490-b042-23a7a3fa3625
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在DMA方式中，数据的传送方向、存放数据的内存始址以及传送的数据块长度等都由CPU控制，而在通道方式中，这些都由通道来进行控制。另外，DMA方式每台设备至少需要一个DMA控制器，一个通道控制器可以控制多台设备。
https://m.php.cn/faq/447339.html?share_token=599e30b4-f641-4183-8b69-53dbbfa1b5e3
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DMA(Direct Memory Access) ，可在没有CPU干预的情况下，进行外设和存储器、存储器和存储器之间的高速数据传输。当CPU和DMA同时访问相同的目标时，DMA请求会暂停CPU访问系统总线若干周期，总线仲裁器会执行循环调度，从而保证CPU至少可以得到一般的系统总线带宽。

DMA 有自己的寄存器，可以保存io传输的设备地址，主存地址、传输设备地址、传输量计数，也会在传输过程中中断。只不过产生的中断没有那么频繁，想中断io方式，每次io请求过来就要中断cpu，然后cpu获取总线，将数据放入内存。有了DMA后，外设产生数据后，不在和CPU交互，而是和DMA交互，DMA申请总线，将数据放入内存。并且，DMA对总线的占用也是分时方式，不会一直占用。

当前DMA的控制器，拥有多通道，是一个逻辑划分，DMA中有多组寄存器，记录状态、地址、信息、传输量，每组都代表一路传输

其中DMA1有七个通道，DMA2有5个通道。通道负责管理来自一个或多个外设对存储器的请求，每个通道都有3个事件（中断）标志（DMA传输过半、DMA传输完成、DMA传输出错）。

如何理解嵌入式开发中的DMA？DMA接收与中断接收的区别有多大？https://www.ixigua.com/6801040805898224131?wid_try=1
使用DMA控制器进行串口的收发：https://zhuanlan.zhihu.com/p/260759483

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https://bbs.huaweicloud.com/blogs/detail/250561
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由中断，发现缺页：

DBR ，需要换一页出去，方向寄存器；ADR 记录内存的起始地址；WC 描述这页有多大；MAR 描述哪个设备接收；CSR 描述状态。

I/O通道是计算机系统中代替CPU管理控制外设的独立部件，是一种能执行有限I/O指令集合——通道命令的I/O处理机。
一对多的连接关系。适应不同速度、不同种类的外部设备，可并行工作

通道的功能：
根据CPU要求选择某一指定外设与系统相连，向该外设发出操作命令，进行初始化
指出外设读/写信息的位置以及与外设交换信息的主存缓冲区地址
控制外设与主存之间的数据交换
指定数据传送结束时的操作内容，检查外设的状态

通道的类型
字节多路通道
简单的共享通道，分时处理，面向低、中速字符设备
选择通道
选择一台外设独占整个通道，以成组传送方式传送数据块，效率高，适合快速设备
数组多路通道
上两种方式的结合，效率高，控制复杂
https://blog.51cto.com/u_15279775/2936171#DMA_194

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通道：能执行有限通道指令的IO控制器，代替CPU管理控制外设。通道有自己的指令系统，是一个协处理器，一般用在大型计算机系统中(不是大型机)。通道实质是一台能够执行有限的输入输出指令，并能被多台外设共享的小型DMA专用处理机。广义上讲，DMA也属于通道。

通道解决了两个问题：由CPU承担输入输出的工作。虽然DMA无需CPU进行外设与内存的数据交换工作，但是这只是减少了CPU的负担。因而DMA中,输入输出的初始化仍然要由CPU来完成。大型计算机系统中高速设备共享DMA接口的问题。大型计算机系统的外设太多以至于不得不共享有限的DMA接口(小型计算机系统比如pc机中每个高速设备分配一个DMA接口)。

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通道解决了两个问题：由CPU承担输入输出的工作。虽然DMA无需CPU进行外设与内存的数据交换工作，但是这只是减少了CPU的负担。因而DMA中,输入输出的初始化仍然要由CPU来完成。大型计算机系统中高速设备共享DMA接口的问题。大型计算机系统的外设太多以至于不得不共享有限的DMA接口(小型计算机系统比如pc机中每个高速设备分配一个DMA接口)。 最后回到问题本身，通道与DMA相比：共同点：都能实现IO设备和内存之间建立数据直传通路；不同点：DMA只能实现固定的数据传送控制，而通道有自己的指令和程序，具有更强的独立处理数据输入和输出的能力。DMA只能控制一台或者少数几台同类设备，而一个通道可以控制多台同类或者不同的设备。Reference：Modern Operating Systems : Andrew S. Tanenbaum‎, Third Edition

作者：axiqia
链接：https://www.zhihu.com/question/31274481/answer/179151672
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