DMA (Acceso Directo a Memoria)
CONCEPTO
(Direct Memory Access o DMA). El acceso directo a memoria es una característica de las computadoras y microprocesadores modernos que permite que ciertos subsistemas de hardware dentro de la computadora puedan acceder a la memoria del sistema para la lectura y/o escritura, independientemente de la unidad central de procesamiento (CPU). De lo contrario, la CPU tendría que copiar cada porción de dato desde el origen hacia el destino, haciendo que ésta no esté disponible para otras tareas.
Los subsistemas de hardware que utilizan DMA pueden ser: controladores de disco duro, tarjetas gráficas, tarjetas de red, tarjetas de sonido y tarjetas aceleradoras. También es utilizado para la transferencia de datos dentro del chip en procesadores con múltiples núcleos. DMA es esencial en los sistemas integrados.
Los subsistemas de hardware que utilizan DMA pueden ser: controladores de disco duro, tarjetas gráficas, tarjetas de red, tarjetas de sonido y tarjetas aceleradoras. También es utilizado para la transferencia de datos dentro del chip en procesadores con múltiples núcleos. DMA es esencial en los sistemas integrados.
FUNCIONAMIENTO.
El mecanismo de acceso directo a memoria DMA es bastante complejo en sus detalles, y por supuesto, el movimiento de grandes volúmenes de datos entre memoria y un dispositivo requiere cierta intervención del procesador. El movimiento se hace a ráfagas, y cada transferencia se inicia con una interrupción que obliga al procesador a suspender su tarea para permitir un nuevo intercambio.
Proceso.
Empezaremos señalando que el DMA permite mover datos entre un puerto y memoria, o entre memoria y un puerto, pero no entre dos puertos o entre dos posiciones de memoria. Como veremos a continuación, cada transferencia DMA requiere cierta preparación previa; conocer el volumen de datos a transferir (la más simple es de 1 byte) y la dirección de inicio del búfer de memoria involucrado (del que se leerán los datos o donde se escribirán). Para esto dispone de dos registros para cada línea; el contador y el registro de direcciones. Según se refieran a operaciones de lectura (memoria dispositivo) o escritura (dispositivo memoria) reciben distintos nombres porque su significado difiere:
• Escritura: Dirección de inicio ("Write starting address"). Contador ("Write starting word count")
• Lectura: Dirección actual de lectura ("Read current address"). Contador ("Read remaining word count")
Después de cada transferencia (de 1 byte) el registro de direcciones del DMAC es incrementado en una unidad, y el contador es disminuido en una unidad. Cuando este último llega a cero, la transferencia ha concluido, el DMAC pone en nivel alto la línea T/C ("Terminal Count") en el bus de control y procede a enviar al procesador la señal EOP ("End of Process"). A partir de este momento el controlador no puede realizar otra transferencia hasta que sea programado de nuevo por la UCP. Aunque existen varios canales, el sistema de prioridades garantiza que solo uno de ellos puede estar en funcionamiento cada vez, de forma que sus funcionamientos no pueden solaparse, y la señal EOP se refiere forzosamente al canal activo en ese momento.
Referencia:
http://zator.com/Hardware/H2_3.htm
http://zator.com/Hardware/H2_3.htm
MODOS DE OPERACIÓN.
* DMA por robo de ciclo: es uno de los métodos más usados, ya que requiere poca utilización del CPU. Esta estrategia utiliza uno o más ciclos de CPU para cada instrucción que se ejecuta. Esto permite alta disponibilidad del bus del sistema para la CPU, aunque la transferencia de datos se hará más lentamente.
* DMA por ráfagas: esta estrategia consiste en enviar el bloque de datos solicitado mediante una ráfaga empleando el bus del sistema hasta finalizar la transferencia. Permite una altísima velocidad, pero la CPU no podrá utilizar el bus de sistema durante el tiempo de transferencia, por lo que permanece inactiva.
* DMA transparente: esta estrategia consiste en emplear el bus del sistema cuando la CPU no lo necesita. Esto permite que la transferencia no impida que la CPU utilice el bus del sistema; pero la velocidad de transferencia es la más baja posible.
* DMA Scatter-gather: esta estrategia permite transmitir datos a varias áreas de memoria en una transacción DMA simple. Equivale al encadenamiento de múltiples peticiones DMA simples. Su objetivo es librar a la CPU la tarea de la copia de datos e interrupciones de entrada/salida múltiples.