Aprendis

Taller de sistemas operativos |
DMA |
Docente: Humberto Lucero |
|
Alumno: Hernán Cruz González |
04/12/2012
|

Acceso directo a memoria

El acceso directo a memoria (DMA, del inglés direct memory access) permite a cierto tipo de componentes de una computadora acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la unidad central de procesamiento (CPU)principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones.
Una transferencia DMA consiste principalmente en copiar un bloque dememoria de un dispositivo a otro. En lugar de que la CPU inicie la transferencia, la transferencia se lleva a cabo por el controlador DMA. Un ejemplo típico es mover un bloque de memoria desde una memoria externa a una interna más rápida. Tal operación no ocupa al procesador y como resultado éste puede ser planificado para efectuar otras tareas. Las transferencias DMA son esenciales para aumentarel rendimiento de aplicaciones que requieran muchos recursos.
Además de la interacción de hardware, el acceso directo a memoria puede ser utilizado para descargar costosas operaciones de memoria, tales como copias de gran tamaño u operaciones de dispersión-reunión, desde la CPU a un motor de acceso directo a memoria dedicada. Intel incluye estos motores en los servidores de gama alta, llamado I/OAcceleration Technology (IOAT).

Transferencias
Durante las operaciones del DMA, el rendimiento del sistema puede verse afectado debido a que este dispositivo hace un uso intensivo del bus y por lo tanto la cpu no puede leer datos de memoria, por ejemplo para leer la siguiente instrucción a ejecutar. Esto provoca que mientras el DMA esta operando, la cpu deba esperar a que finalice dicha tareasin ejecutar ninguna instrucción. Para solventar esto, existe una memoria cache dentro de la CPU que permite a ésta seguir trabajando mientras el DMA mantiene ocupado el bus. En computadores que no disponen de memoria cache, el DMA debe realizar su tarea evitando ocupar el bus de datos mientras la CPU realiza la fase de captación de la instrucción. A partir de estas dos posibilidades, existen dostipos de transferencias de datos del DMA:
Transferencias modo ráfaga
Una vez que la CPU concede el bus al DMA, este no lo libera hasta que finaliza su tarea completamente.
Este tipo de transferencia se usa en sistemas que disponen de una memoria cache en la unidad de procesamiento, ya que mientras la CPU puede seguir trabajando utilizando la cache.
Transferencias modo robo de ciclo
Una vezque la CPU concede el bus al DMA, este lo vuelve a liberar al finalizar de transferir cada palabra. Teniendo que solicitar de nuevo el permiso de uso del bus a la CPU. Esta operación se repite hasta que el DMA finaliza la tarea. Este tipo de transferencia se suele usar en sistema que no disponen de memoria cache en la unidad de procesamiento, ya que de este modo, aunque la transferencia de datostarda más en realizarse, la CPU puede seguir ejecutando instrucciones.

Líneas de control

El bus de control tiene líneas específicas para este tipo de intercambios, de forma que el DMA es un subsistema autónomo dentro del mecanismo general de intercambio de datos y control del bus. Son las siguientes:

Líneas DRQ1 a DRQ3 ("DMA request"). Utilizadas por los dispositivos que necesitanefectuar un acceso directo a memoria.
Líneas DACK1 a DACK3 ("DMA acknowledge"). Se utilizan para acusar recibo de la petición DRQ correspondiente.
AEN ("Access Enabled") Cuando esta señal está alta, el controlador DMA tiene control sobre ciertas líneas del bus; precisamente las que gobiernan los intercambios con memoria y puertos (MEMR, MEMW, IOR, IOW, Etc).
MEMR ("Memory Read") Cuando se...