ISA总线上的DMA技术：从8237到Bus Mastering

"ISA总线的DMA技术" ISA总线的DMA（直接存储器访问）技术是一种数据传输机制，允许外部设备直接与主内存交换数据，而不需CPU的干预。这提高了系统的效率，因为CPU可以专注于其他更重要的任务，而不是在数据传输过程中忙碌。DMA通常与I/O操作相比，后者需要CPU执行读写指令来处理每个数据字节。 在早期的个人计算机中，DMA主要由8237 DMA控制器执行。8237 DMAC提供了8个DMA通道，4个8位通道和4个16位通道，但通道4用于级联两个8237 DMAC，所以实际上只有7个可用的通道。8237 DMAC的工作原理是，设备请求DMA传输，然后DMA控制器接管总线，直接读取或写入内存，完成后将控制权交还给CPU。 然而，随着计算机技术的发展，8237 DMAC的速度变得相对较慢，无法满足高速总线（如PCI）的需求。为了克服这个问题，PCI总线引入了“总线主控”（Bus Mastering）或“第一方DMA”技术。在这种模式下，PCI设备可以直接控制总线进行数据传输，使用内置的快速DMA电路，而不依赖于8237 DMAC，从而实现了更高的数据传输速率。 在ISA总线中，标准DMA技术主要适用于较旧的ISA设备，这些设备通常不支持Bus Mastering模式。相比之下，PCI设备几乎都使用Bus Mastering DMA，因为它们需要更高的带宽来满足高性能应用的需求。例如，现代硬盘驱动器采用UltraDMA（UDMA）技术，提供更快的传输速率，进一步提升了数据存取效率。 在Linux操作系统中，ISA总线的DMA管理是通过内核驱动程序来实现的。驱动程序负责设置DMA控制器，配置DMA通道，以及处理DMA传输过程中的各种事件。当设备启动DMA传输时，它会通知驱动程序，驱动程序随后配置8237 DMAC，并确保传输期间没有其他设备占用总线。 总结来说，ISA总线的DMA技术是早期个人计算机系统中数据传输的关键组成部分，而随着技术的进步，DMA控制器和总线架构也不断演进，以适应更高性能的硬件需求。尽管现在ISA总线已经逐渐被淘汰，但理解其DMA机制对于理解计算机系统的历史和现代I/O技术的发展至关重要。