У меня есть основные сомнения по поводу DMA. Когда ЦП освободил шину для DMA для продолжения выборки/сохранения данных, как он продолжает обработку?
Я имею в виду, что даже ЦП должен получать инструкции, сохранять результаты в память/операции ввода-вывода через шину, не так ли?
ЦП имеют кеш, поэтому они могут многое делать без фактического обращения к основной памяти. . Даже системы с низким энергопотреблением, как правило, имеют кэш-память, потому что передача сигналов вне кристалла требует достаточно энергии, чтобы кэш-память окупалась за счет энергии, сэкономленной за счет попаданий в кэш-память.
Что еще более важно, DMA не "занимает" ОЗУ и даже не перегружает пропускную способность памяти. ЦП не «отказывается от шины»; контроллер памяти принимает запросы на чтение/запись от ядер ЦП и других системных устройств. Выполнение задачи с большим объемом памяти на ЦП замедлит задержку DMA, а также наоборот, поскольку контроллер памяти или системный агент распределяет доступ к памяти, ставя в очередь запросы на чтение и запись из всех источников.
DMA отлично подходит для передачи, которая все еще намного медленнее, чем пропускная способность памяти. Например, SATAIII составляет 6 Гбит/с, а пропускная способность основной памяти для двухканальной DDR3-1600 МГц составляет около 25 Гбайт/с. Таким образом, programd-io проводил большую часть времени в ожидании данных от контроллера SATA, даже не ограничиваясь сохранением в ОЗУ.
Пример того, как части соединяются вместе в современном процессоре Intel x86: эта диаграмма системной архитектуры Intel Skylake (включая eDRAM в качестве кэша на стороне памяти). К сожалению, я не нашел более простой схемы, показывающей только ядра и системный агент, но в системе без eDRAM справа от системного агента находится только контроллер памяти, а все остальное остается прежним.
Контроллер памяти находится на кристалле, поэтому единственным внешним соединением на этой схеме является шина PCIe.
Существует два основных типа моделей использования прямого доступа к памяти. Во-первых, когда ЦП ожидает завершения DMA - операция SYNCed или блокирующий вызов DMA. Другой — когда ЦП делает запрос ASYNC (или неблокирующий) DMA. Это позволяет ЦП продолжать обычный поток управления. Таким образом, он может переложить работу на DMA, чтобы сделать что-то более важное.
Если я правильно понимаю ваш вопрос, и, как сказал Питер, когда ЦП сделал неблокирующий запрос DMA, а DMA активно что-то делает на шине, ЦП все равно может выполнять все обычные операции, включая доступ к ОЗУ, потому что шина может иметь мультиплексированный трафик. Или, другими словами, шина может обслуживать несколько мастеров одновременно.
Согласованность и непротиворечивость, которые немного усложняют ситуацию, обычно поддерживаются с помощью правильных парадигм программирования, основанных на аппаратной поддержке.
