在介绍DMA外设前,我们需要首先了解DMA的概念。DMA,即Direct Memory Access,即直接存储器访问。简单说,DMA是计算机系统中一种用于重复性数据传输的技术。在DMA的帮助下,不需要CPU的干预,数据可以直接在系统内存与外设之间传输。
通俗地讲,如果没有DMA,CPU必须负责数据从外设的寄存器复制到内存,或者从内存复制到外设寄存器。但是,通过DMA,数据传输可以由DMA控制器负责完成,CPU可以将其关注点集中在其他工作上,因此提高了计算机的性能。
外设,是计算机系统的组成部分之一,是指连接到计算机主机的所有设备。它们为计算机主机提供输入/输出(I/O)功能。通常,外设包括键盘、鼠标、打印机、扫描仪、音频输入/输出设备等。
因此,在DMA程序里,所谓的外设就是指需要使用DMA技术来处理的输入/输出设备。例如,在音频设备中,采集到的声音需要存储到内存中,或者从内存中读取音频数据进行播放,这都需要通过DMA控制器进行处理。
使用DMA外设的最主要的原因就是性能提升。在数据传输过程中,传统的方式需要CPU不断地进行数据复制操作,CPU处理其他任务的能力会受到一定程度的影响。而使用DMA外设,数据传输的过程可以由DMA控制器负责,这就减轻了CPU的负担。这样,CPU就可以专注于其他需要处理的任务。因此,在需要高效数据传输的场景下,DMA外设能够大幅提升计算机的整体性能。
在计算机的各个领域中,DMA外设都有着重要的应用。以下是DMA外设的典型应用场景:
1. 音频处理:在计算机游戏和视频应用中,需要大量的音频数据传输。通过使用DMA外设,可以实现简单高效的音频处理。
2. 视频处理:在视频采集过程中,需要高效率地将大量视频数据转移到内存中,在视频渲染过程中也需要高效率地将数据从内存中转移到GPU中,此时通过DMA外设,可以大幅提升数据传输的速度。
3. 网络数据传输:在通过网络传输大量数据时,需要CPU不断地将数据从缓冲区读取出来,然后进行传输,这样容易造成系统资源的浪费。而使用DMA,可以将数据传输的过程交给DMA控制器,使数据传输更加高效。
4. 存储器数据传输:在存储器读取和写入数据时,使用DMA外设可以实现快速而高效的数据传输,加速计算机存储器的读取和写入速度。