直接內(nèi)存訪問

計算機術語直接內(nèi)存訪問01簡介緩存一致性問題RDMA原理DMA引擎目錄03050204基本信息直接內(nèi)存訪問（DMA，DirectMemoryAccess）是一些計算機總線架構提供的功能，它能使數(shù)據(jù)從附加設備（如磁盤驅(qū)動器）直接發(fā)送到計算機主板的內(nèi)存上。簡介簡介通常會指定一個內(nèi)存部分用于直接內(nèi)存訪問。在ISA總線標準中，高達16兆字節(jié)的內(nèi)存可用于DMA。EISA和微通道架構標準允許訪問全套內(nèi)存（假設他們可以用32位尋址）。外圍設備互連通過使用一個總線主控器來完成直接內(nèi)存訪問。直接內(nèi)存訪問（DMA）的另一個選擇是程控輸入輸出（PIO）接口。在程控輸入輸出接口中，設備之間所有的數(shù)據(jù)傳輸都要通過處理器。ATA/IDE接口的新協(xié)議是UltraDMA，它提供的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸速率可達33兆字節(jié)每秒。具有UltraDMA/33的硬盤驅(qū)動器也支持PIO模式1、3、4和多字DMA模式2（每秒16.6兆字節(jié)）。

原理原理DMA是所有現(xiàn)代電腦的重要特色，它允許不同速度的硬件設備來溝通，而不需要依于中央處理器的大量中斷負載。否則，中央處理器需要從來源把每一片段的數(shù)據(jù)復制到寄存器，然后把它們再次寫回到新的地方。在這個時間中，中央處理器對于其他的工作來說就無法使用。DMA傳輸常使用在將一個內(nèi)存區(qū)從一個設備復制到另外一個。當中央處理器初始化這個傳輸動作，傳輸動作本身是由DMA控制器來實行和完成。典型的例子就是移動一個外部內(nèi)存的區(qū)塊到芯片內(nèi)部更快的內(nèi)存去。像是這樣的操作并沒有讓處理器工作拖延，使其可以被重新調(diào)度去處理其他的工作。DMA傳輸對于高性能嵌入式系統(tǒng)算法和絡是很重要的。舉個例子，個人電腦的ISADMA控制器擁有8個DMA通道，其中的7個通道是可以讓計算機的中央處理器所利用。每一個DMA通道有一個16位寄存器和一個16位計數(shù)寄存器。要初始化數(shù)據(jù)傳輸時，設備驅(qū)動程序一起設置DMA通道的和計數(shù)寄存器，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较?，讀取或?qū)懭?。然后指示DMA硬件開始這個傳輸動作。當傳輸結(jié)束的時候，設備就會以中斷的方式通知中央處理器。"分散-收集"（Scatter-gather）DMA允許在一次單一的DMA處理中傳輸數(shù)據(jù)到多個內(nèi)存區(qū)域。相當于把多個簡單的DMA要求串在一起。同樣，這樣做的目的是要減輕中央處理器的多次輸出輸入中斷和數(shù)據(jù)復制任務。DRQ意為DMA要求；DACK意為DMA確認。這些符號一般在有DMA功能的電腦系統(tǒng)硬件概要上可以看到。它們表示了介于中央處理器和DMA控制器之間的電子信號傳輸線路。緩存一致性問題緩存一致性問題DMA會導致緩存一致性問題。想像中央處理器帶有緩存與外部內(nèi)存的情況，DMA的運作則是去訪問外部內(nèi)存，當中央處理器訪問外部內(nèi)存某個的時候，暫時先將新的值寫入緩存中，但并未將外部內(nèi)存的數(shù)據(jù)更新，若在緩存中的數(shù)據(jù)尚未更新到外部內(nèi)存前發(fā)生了DMA，則DMA過程將會讀取到未更新的數(shù)據(jù)。相同的，如果外部設備寫入新的值到外部內(nèi)存內(nèi)，則中央處理器若訪問緩存時則會訪問到尚未更新的數(shù)據(jù)。這些問題可以用兩種方法來解決：第二種的方法會造成DMA的系統(tǒng)負擔。

DMA引擎DMA引擎除了與硬件交互相關外，DMA也可為昂貴的內(nèi)存耗費減負。比如大型的拷貝行為或scatter-gather操作，從中央處理器到專用的DMA引擎。Intel的高端服務器包含這種引擎，它被稱為I/O加速技術（IOAT）。

RDMARDMA在電腦運算領域，遠程直接內(nèi)存訪問（英語：remotedirectmemoryaccess，RDMA）是一種直接存儲器訪問技術，它將數(shù)據(jù)直接從一臺計算機的內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)搅硪慌_計算機，無需雙方操作系統(tǒng)的介入。這允許高通量、低延遲的絡通信，尤其適合在大規(guī)模并行計算機集群中使用。RDMA支持零復制絡傳輸，通過使絡適配器直接在應用程序內(nèi)存間傳輸數(shù)據(jù)，不再需要在應用程序內(nèi)存與操作系統(tǒng)緩沖區(qū)之間復制數(shù)據(jù)。這種傳輸不需要中央處理器、CPU緩存或上下文交換參與，并且傳輸可與其他系統(tǒng)操作并行。當應用程序執(zhí)行RDMA