直接記憶體存取（Direct Memory Access, DMA）
DMA是一種用於高效傳輸資料的技術，允許外部設備直接與記憶體進行資料交換，而無需CPU的介入。這種機制大幅減輕了CPU的負擔，並提高了資料傳輸的效率。以下是DMA的基本原理詳細解說：
- 在沒有DMA的情況下，CPU需要負責從I/O設備讀取資料並寫入記憶體，或從記憶體讀取資料並寫入I/O設備。
- 這種方式會消耗大量CPU時間，降低系統整體性能。
DMA 的核心思想
DMA控制器（DMAC）作為一個獨立的硬體模組，負責管理I/O設備與記憶體之間的資料傳輸。CPU只需初始化DMA控制器，設定傳輸參數（如起始地址、資料長度等），之後的傳輸過程由DMA控制器獨立完成。在DMA傳輸期間，CPU並不介入控制記憶體與匯流排，而是直接由DMA控制器管理匯流排、並管理記憶體與I/O之間的資料傳輸。
DMA 的工作流程
(1) CPU初始化DMA控制器
CPU設定DMA控制器的參數，包括：
- 來源地址：資料的起始位置（I/O設備或記憶體）。
- 目標地址：資料的目的位置（記憶體或I/O設備）。
- 傳輸長度：需要傳輸的資料量（通常以位元組為單位）。
- 傳輸模式：例如單次傳輸、區塊傳輸等。
(2) DMA控制器請求匯流排使用權
DMA控制器向CPU發送匯流排請求（Bus Request, BR）或者(HOLD)，請求接管系統匯流排的控制權。
(3) CPU釋放匯流排控制權
CPU完成當前指令後，釋放匯流排控制權，並向DMA控制器發送匯流排授權（Bus Grant, BG）或者(HLDA)。
(4) DMA控制器執行資料傳輸
DMA控制器接管匯流排，直接從來源地址讀取資料並寫入目標地址。
傳輸過程中，CPU可以執行其他任務，無需參與資料傳輸。
(5) 傳輸完成後的通知
當傳輸完成時，DMA控制器會向CPU發送終止信號，通知CPU傳輸已完成。系統匯流排控制權交還給CPU。
DMA 的系統方塊圖
註: 常用的DMA控制器為 8237，是一顆40支接腳的直接記憶體存取控制晶片。
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