在一些系统应用中,微处理器可能会遇到一些限制和瓶颈。比如,当处理器需要管理一个不断发送数据的模数转换器( ADC )时,处理器可能会被频繁中断,导致它很难完成其他任务。
为了解决这个问题,引入了一种被称为直接内存访问( DMA )的技术。DMA 可以帮助处理器在大规模或高速数据处理的任务中移动数据,并尽量减少处理器的参与。可以将DMA控制器看作是一个辅助处理器,它的唯一任务就是与存储器和外部设备进行数据交互。
通过使用 DMA,主处理器可以成功地管理工作量较大的外设,而不需要过多地参与其中。这样,处理器就可以专注于处理其他任务,甚至在后台处理数据时进入睡眠状态,以节省功耗。例如,在 Arm架构上,DMA 模块可以在低功耗模式下运行,从而延长电池的使用寿命。
对于一些需要长时间电池寿命的应用,比如可穿戴传感器和智能手表,使用 DMA 技术可以带来明显的优势。通过减少处理器的负担和功耗,系统可以更高效地工作,同时延长电池的使用时间。这对于用户来说是非常有益的。
总结一下 DMA 优缺点:
DMA 缺点
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DMA 优点
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成本
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在系统中集成 DMA 需要用到 DMA 控制器,这会使系统成本更加高昂。
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复杂性
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虽然 DMA 可以降低中断频率,但它会使应用固件的大小和复杂性增加。
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对平台的依赖性
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不同制造商生产的 DMA 控制器以及同一制造商生产的不同 DMA 控制器,其内部架构不同,根据它们本身的总线访问方案,行为特性也会不同。
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缓存区的不连续性
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在写入存储器体系的缓存层时,DMA 事务可能导致逻辑错误。使用缓存连贯的系统架构或在 DMA 完成时使缓存无效可以解决这一问题。
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CPU 时间
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DMA 可以最大限度减少需要处理器执行和中断的频率,缩短处理数据需要耗费的 CPU 时间。
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功耗
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如果 DMA 允许处理器在 DMA 传输期间进入睡眠模式,则有机会尽可能降低功耗。
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并联的操作
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根据系统总线的架构情况,处理器可以在执行外设事务时执行其他操作。
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