Qual è la differenza tra DMA e IO mappato in memoria?

Question

Qual è la differenza tra DMA e IO mappato in memoria? Sembrano entrambi simili a me.

Answer 1

I/O mappati in memoria consentono alla CPU di controllare l'hardware leggendo e scrivendo specifici indirizzi di memoria. Di solito questo sarebbe usato per operazioni a bassa larghezza di banda come cambiare i bit di controllo.

DMA consente all'hardware di leggere e scrivere direttamente la memoria senza che coinvolge la CPU. Di solito questo sarebbe usato per operazioni con larghezza di banda elevata come l'I/O del disco o l'ingresso video della telecamera.

Answer 2

IO mappato in memoria significa che i registri del dispositivo sono mappati nello spazio di memoria della macchina - quando quelle regioni di memoria sono lette o scritte dalla CPU, stanno leggendo o scrivendo sul dispositivo, piuttosto che con la memoria reale. Per trasferire i dati dal dispositivo a un buffer di memoria effettivo, la CPU deve leggere i dati dai registri dei dispositivi mappati in memoria e scriverli sul buffer (e viceversa per il trasferimento dei dati sul dispositivo).

Con un trasferimento DMA, il dispositivo è in grado di trasferire direttamente i dati da o verso un buffer di memoria reale. La CPU indica al dispositivo la posizione del buffer e quindi può eseguire altri lavori mentre il dispositivo accede direttamente alla memoria.

Answer 3

Poiché altri hanno già risposto alla domanda, aggiungerò solo un po 'di storia.

Indietro ai vecchi tempi, su hardware x86 (PC), c'era solo spazio di I/O e spazio di memoria. Si trattava di due diversi spazi di indirizzamento, accessibili con protocollo bus diverso e istruzioni CPU diverse, ma in grado di parlare sullo stesso slot per schede plug-in.

La maggior parte dei dispositivi utilizzava lo spazio di I/O sia per l'interfaccia di controllo che per l'interfaccia di trasferimento dati di massa. Il modo semplice per accedere ai dati era eseguire molte istruzioni della CPU per trasferire i dati una parola alla volta da un indirizzo I/O a un indirizzo di memoria (noto anche come "bit-banging".)

Per spostare dati dai dispositivi alla memoria host autonomamente, non c'era supporto nel protocollo bus ISA per i dispositivi per avviare i trasferimenti. È stata inventata una soluzione di compromesso: il controller DMA. Si trattava di un componente hardware montato dalla CPU e avviato i trasferimenti per spostare i dati dall'indirizzo I/O di un dispositivo alla memoria o viceversa. Poiché l'indirizzo I/O è lo stesso, il controller DMA sta eseguendo esattamente le stesse operazioni di una CPU, ma in modo un po 'più efficiente e consente una certa libertà di continuare a funzionare in background (anche se probabilmente non a lungo, perché non può parla alla memoria).

Avanti veloce ai giorni di PCI, e i protocolli bus sono diventati molto più intelligenti: qualsiasi dispositivo può avviare un trasferimento. Quindi è possibile, per esempio, una scheda controller RAID per spostare qualsiasi dato a cui piace o dall'host in qualsiasi momento a suo piacimento. Si chiama modalità "master bus", ma per nessun motivo particolare le persone continuano a riferirsi a questa modalità come "DMA" anche se il vecchio controller DMA è da tempo scomparso. A differenza dei vecchi trasferimenti DMA, spesso non esiste alcun indirizzo I/O corrispondente e la modalità Master bus è spesso l'unica interfaccia presente sul dispositivo, senza alcuna modalità "bit-banging" della CPU.

Answer 4

L'accesso diretto alla memoria (DMA) è una tecnica per trasferire i dati dall'I/O alla memoria e dalla memoria agli I/O senza l'intervento della CPU. A tale scopo, viene utilizzato un chip speciale, denominato controller DMA, per controllare tutte le attività e la sincronizzazione dei dati. Come risultato, confronta con altre tecniche di trasferimento dati, DMA è molto più veloce.

D'altra parte, la memoria virtuale funge da cache tra la memoria principale e la memoria secondaria.I dati vengono recuperati in anticipo dalla memoria secondaria (disco rigido) nella memoria principale in modo che i dati siano già disponibili nella memoria principale quando necessario. Ci consente di eseguire più applicazioni sul sistema di quante ne abbiamo abbastanza di memoria fisica da supportare.