DMAstyrning

DMAstyrning avser den samlade processen och de mekanismer som styr direktminnesåtkomst (DMA) i ett datasystem. Genom DMA kan perifera enheter överföra data till och från systemminnet utan ständig CPU-inblandning, vilket frigör beräkningsresurser och kan öka överföringshastigheterna. DMA styrs vanligtvis av en DMA-kontroller som hanterar flera kanaler och samverkar med olika bussstandarder som PCIe eller äldre ISA/PCI.

Grundläggande komponenter är en DMA-kontroller, ett antal DMA-kanaler samt en arbitratormekanism som reglerar tillgång till bussarna. När en enhet behöver överföra data begär den busstillträde till DMA-kontrollern. Arbitratorn väljer en kanal om flera väntar. När tillstånd getts genomförs överföringen av data mellan minnesadressen och enhetens buffert över bussens data- och adresslinjer. Vid färdig överföring avslutas processen och en avbrottssignal eller statusuppdatering når CPU:n.

Vanliga typer av DMA inkluderar grundläggande DMA, multi-kanals DMA och scatter-gather DMA. Scatter-gather möjliggör överföringar mellan icke-sammanhängande minnesblock via beskrivare. Moderna system använder IOMMU (Input-Output Memory Management Unit) för att kartlägga DMA-förfrågningar till skyddade minnesområden och därmed förbättra säkerhet och stabilitet.

Operativsystemets drivrutiner konfigurerar DMA genom att allokera minnesbuffertar som kan pinnas, skapa DMA-deskriptorer eller ringar och starta överföringen. Efter färdig överföring lämnas kontrollen till CPU:n via en interrupt eller polling. Viktiga överväganden inkluderar cache-koherens: data som används av processorn kan finnas i cache och kräva flush eller invalidering, eller användning av icke-cachebara områden samt IOMMU-styrning för korrekta och säkra överföringar.

---