Программирование драйверов Windows


Прямой доступ к памяти


Прямой доступ к памяти (Direct Memory Access, DMA) использует выгоды от вовлечения в работу вторичного процессора, называемого контроллером DMA (DMA controller, DMAC, контроллер ПДП). Этот контроллер является вспомогательным процессором с ограниченным набором возможностей и обязанностей, но при этом с достаточным интеллектом и статусом, чтобы выполнять передачу данных между устройством и оперативной памятью. Контроллер DMA работает параллельно с основным процессором (процессорами), и обычно его деятельность почти незаметна в общем функционировании системы.

При инициации операции ввода/вывода с привлечением DMA метода драйвер должен выполнить установку нужного состояния DMA контроллера (запрограммировать его), определив адрес начала буферной области и количество передаваемых данных. По поступлению от драйвера указания начать работу DMA контроллер приступает к выполнению передачи данных между устройством и системной оперативной памятью. Когда DMA контроллер завершает передачу данных полностью, генерируется прерывание. Таким образом, драйверный код выполняется только в начале операции передачи данных и затем &#8212 лишь по ее завершении, освобождая центральный процессор для выполнения других задач.

Следует обратить особое внимание на то, что в Windows NT при DMA операциях всегда используются логические адреса (трюк с памятью, схожий с виртуальной адресацией, но предназначенный специально для DMA операций), позволяющие "обмануть" DMA контроллер, для которого логические адреса кажутся непрерывными, хотя и могут представлять физически разрывные области памяти.

Высокоскоростные устройства, которые вынуждены регулярно заниматься передачей крупных блоков данных, являются первыми кандидатами на использования метода DMA. По сравнению с операциями программируемого ввода/вывода, интенсивность использования сигналов прерываний и активность драйвера существенно уменьшаются. Жесткие диски, устройства мультимедиа, сетевые карты являются примерами устройств, использующих DMA.

Необходимо отметить, что реальная DMA передача данных не является очевидно и безусловно выгодной. Вторичный процессор, каковым является DMAC, конкурирует с центральным процессором в использовании пропускной способности системной оперативной памяти и шин. В случае если центральный процессор обращается к системной памяти часто, то кто-то из них &#8212 либо центральный процессор, либо DMAC &#8212 вынуждены ждать, пока предыдущий цикл обращения к памяти не закончится. Можно лишь надеяться, что при больших размерах кэш-памяти современных процессоров, у последнего нечасто возникает крайняя необходимость использовании максимальной пропускной способности памяти. Но все же, система с большим количеством устройств, реализующих bus master DMA (одна из разновидностей операций прямого доступа к памяти), может обнаружить, что возможности одновременного доступа к памяти исчерпаны. Ниже рассмотрены два основных типа DMA операций.




Начало  Назад  Вперед