直接存儲器存取

1、直接存儲器存取直接存儲器存取—基本原理、結構與應用基本原理、結構與應用(上)上網時間:2007年06月14日直接存儲器存取(DMA)控制器是一種在系統(tǒng)內部轉移數據的獨特外設，可以將其視為一種能夠通過一組專用總線將內部和外部存儲器與每個具有DMA能力的外設連接起來的控制器。它之所以屬于外設，是因為它是在處理器的編程控制下來執(zhí)行傳輸的。值得注意的是，通常只有數據流量較大(kBps或者更高)的外設才需要支持DMA能力，這些應用方面典型的例子包

2、括視頻、音頻和網絡接口。一般而言，DMA控制器將包括一條地址總線、一條數據總線和控制寄存器。高效率的DMA控制器將具有訪問其所需要的任意資源的能力，而無須處理器本身的介入，它必須能產生中斷。最后，它必須能在控制器內部計算出地址。一個處理器可以包含多個DMA控制器。每個控制器有多個DMA通道，以及多條直接與存儲器站(memybank)和外設連接的總線，如圖1所示。在很多高性能處理器中集成了兩種類型的DMA控制器。第一類通常稱為“系統(tǒng)DMA

3、控制器”，可以實現對任何資源(外設和存儲器)的訪問，對于這種類型的控制器來說，信號周期數是以系統(tǒng)時鐘(SCLK)來計數的，以ADI的Blackfin處理器為例，頻率最高可達133MHz。第二類稱為內部存儲器DMA控制器(IMDMA)，專門用于內部存儲器所處位置之間的相互存取操作。因為存取都發(fā)生在內部(L1－L1、L1－L2，或者L2－L2)，周期數的計數則以內核時鐘(CCLK)為基準來進行，該時鐘的速度可以超過600MHz。每個DMA控

4、制器有一組FIFO，起到DMA子系統(tǒng)和外設或存儲器之間的緩沖器的作用。對于MemDMA(MemyDMA)來說，傳輸的源端和目標端都有一組FIFO存在。當資源緊張而不能完成數據傳輸的話，則FIFO可以提供數據的暫存區(qū)，從而提高性能。因為你通常會在代碼初始化過程中對DMA控制器進行配置，內核就只需要在數據傳輸完成后對中斷做出響應即可。你可以對DMA控制進行編程，讓其與內核并行地移動數據，而同時讓內核執(zhí)行其基本的處理任務—那些應該讓它專注完成

5、的工作。DMADMA控制器的編程控制器的編程讓我們考察一下在定義DMA活動的過程中可以有哪些選項。我們將從最簡單的模型開始，并在此基礎上過渡到更為靈活的模型，這反過來增加了設置的復雜度。對于任何類型的DMA傳輸，我們都需要規(guī)定數據的起始源和目標地址。對于外設DMA的情況來說，外設的FIFO可以作為數據源或者目標端。當外設作為源端時，某個存儲器的位置(內部或外部)則成為目標端地址。當外設作為目標端，存儲的位置(內部或者外部)則成為源端地址

6、。在最簡單的MemDMA情況中，我們需要告訴DMA控制器源端地址、目標端地址和待傳送的字的個數。采用外設DMA的情況下，我們規(guī)定數據的源端或者目標端，具體則取決于傳輸的方向。每次傳輸的字的大小可以是8、16或者12位。這種類型的事務代表了簡單的1維(“1D”)統(tǒng)一“跨度”(unitystride)的傳輸。作為這一傳輸機制的一部分，DMA控制器連續(xù)跟蹤不斷增加的源端和目標端地址。采用這種傳輸方式時，8位的傳輸產生1字節(jié)的地址增量，而16位

7、傳輸產生的增量為2字節(jié)，32位傳輸則產生4字節(jié)的增量。上面的參數是基本的1DDMA傳輸的設置參數。我們只需要改變數據傳輸每次的數據大小，就可以簡單地增加一維DMA的靈活性。例如，采用非單一大小的傳輸方式時，我們以傳輸數據塊的大小的倍數來作為地址增量。也就是說，若規(guī)定32位的傳輸和4個采樣的跨度，則每次傳輸結束后，地址的增量為16字節(jié)(4個32位字)。雖然1DDMA得到了廣泛的應用，但用處更大的則是2維(2D)DMA，特別是在視頻應用中。

8、2D功能是我們所討論的1DDMA的情形的一種直接擴展。除了XCOUNT和XMODIFY值之外，我們還需對對應的YCOUNT和YMODIFY值進行編程設定。2DDMA可以簡單地理解為一個嵌套的循環(huán)，即內循環(huán)由XCOUNT和XMODIFY來規(guī)定，外循環(huán)由YCOUNT和YMODIFY規(guī)定。一個1DDMA可以被簡單的視為2D傳輸的“內循環(huán)”，如下形式：fy=1toYCOUNT2D的外循環(huán)fx=1toXCOUNT1D的內循環(huán)傳輸循環(huán)主體轉移到這里