何谓 DMA 方式？DMA 控制器可采用哪几种方式与 CPU 分时使用内存？

DMA（Direct Memory Access，直接内存访问）方式是指在计算机内部，外围设备直接与内存进行数据传输，而不需要CPU的干预，这样可以节省CPU的时间和处理能力，提高数据传输的速度和效率。

DMA控制器可以采用以下几种方式与CPU分时使用内存：

1. 周期轮询方式（Cycle Stealing Mode）：DMA控制器在CPU空闲的时候，从内存中获取数据，然后传输到外设中。这种方式会占用CPU的部分时间，因此会对CPU的性能产生一定的影响。

2. 通道方式（Block Transfer Mode）：DMA控制器占用整个内存总线，进行数据传输，CPU在此期间无法访问内存。这种方式可以提高数据传输的速度，但会对CPU的性能产生较大的影响。

3. 串行方式（Demand Transfer Mode）：DMA控制器只在外设需要数据的时候才开始传输，传输完成后立即释放内存总线，让CPU恢复访问内存。这种方式可以降低对CPU性能的影响，但会降低数据传输的速度。

综上所述，DMA方式可以大大提高数据传输的速度和效率，而不会对CPU的性能产生过大的影响。不同的DMA控制器可以采用不同的方式，以适应不同的应用场景和需求。

相关问题

二、简答题（每小题8分，共16分） 1 为什么在计算机系统中引入DMA方式来交换数据？若使用总线周期挪用方式，DMA控制器占用总线进行数据交换期间，CPU处于何种状态？ 2 何谓指令周期？CPU周期？时钟周期？它们之间是什么关系？

1. 引入DMA方式可以提高数据传输的效率和速度。如果使用总线周期挪用方式，CPU需要在总线上不断地进行数据传输操作，这会占用CPU的大量时间和资源，使得CPU无法进行其他的计算任务。而DMA控制器可以直接访问内存，实现高速数据传输，从而释放CPU的负担，让CPU可以在数据传输期间进行其他的计算任务。

2. 指令周期是CPU执行一条指令所需的时间，通常包括取指令、译码、执行、访存等多个阶段。CPU周期是指CPU执行完一个完整的操作所需的时间，包括指令周期、中断处理周期等。时钟周期是指CPU内部时钟发生一次脉冲的时间，通常是CPU周期的一个基本单位。它们之间的关系是，一个CPU周期包含多个指令周期，一个时钟周期包含一个CPU周期。

何谓局部变量？何谓静态变量？何谓全程变量？如何使用？在程序中，它们应出现在什么位置？可否重名？

在编程中，变量有三种常见的作用域和生命周期：

1. **局部变量**:
- 局部变量是在函数内部定义的变量，其作用范围仅限于该函数。当函数执行完毕后，局部变量就会自动销毁。创建局部变量时需要在函数体内声明：

     void my_function() {
       int local_var; // 在my_function中可见
       // ...
     }

- 它们不可在函数外部访问，也不能被多个函数共享。

2. **静态局部变量**:
- 静态局部变量也是在函数内定义，但它们的生命期贯穿整个程序运行。一旦初始化，即使函数退出，其值也会保留。再次调用函数时，静态局部变量会保持上次的值：

     void my_function() {
       static int static_local_var; // 在my_function中可见，仅此一次初始化
     }

- 这些变量不会在每次函数调用时重新分配内存。

3. **全局变量**:
- 全局变量在整个程序范围内都有效，无论在哪里都可以被访问到。在函数外部定义：

     int global_var; // 整个程序可见

- 要注意全局变量可能会导致数据污染，因为它们可以在任何时候被修改。

关于重名：
- 局部变量和全局变量在同一作用域内不能重名，但如果作用域不同，则可以有同名的局部变量和全局变量。
- 静态局部变量虽然只有一份，但由于它们有自己的作用域，所以在每个函数调用中它们都是独立的，不会和其他函数的静态局部变量重名。

在程序中，它们的位置取决于其作用域。局部变量和静态局部变量在函数内部，而全局变量在函数外部。一般建议尽量减少全局变量的使用，以提高代码的模块性和可维护性。