來源 | 編程技術宇宙
責編 | Carol
封圖 | CSDN 下載自視覺中國
總線技術
我是CPU一號車間的阿Q，最近為了一件事兒搞得我挺煩的。
當初我們CPU工廠剛剛來到主板上建廠時，那時候主板上的單位還不多，跟我們打交道最多的就是內存那傢伙了。
後來，鍵盤、滑鼠、硬碟、網卡、音效卡、顯卡等等設備紛紛入駐主板，這塊土地變得越來越熱鬧起來。
不過，他們的到來並沒有影響我們的地位，畢竟我們是中央處理器，所有人都得聽我們指揮。
為了和主板上這些傢伙們通信，我們花了重金鋪了一條線路，主板上家家戶戶都連上了這條線路，我們把它叫做總線，雖然說是一條，但實際上它包含了傳輸數據的數據總線，傳輸地址的地址總線和進行控制管理的控制總線。
這樣一來，各單位就能一起聊天了。不過這線路是共用的，大家不能都一起傳數據，那就亂套了。為了統一管理，我們設立了一個新的單位叫總線控制器，這個單位來統一管理總線，大家要通信就得找它申請，這就叫做總線仲裁。
不過啊，主板上的單位之間的速度還是千差萬別的，像內存就比硬碟、網卡這些單位快多了（當然，跟我們CPU車間的工作速度那還是不能比），不僅如此，不同單位他們的接口還千差萬別，用一套總線矛盾就日益明顯了，後來就變成了多級總線，讓慢的跟慢的玩，快的跟快的玩，最後大家再用一個東西把不同總線連接起來，這個東西就是橋！
主板上後來出現了兩個著名的橋，一個離我們CPU很近的叫北橋，內存那傢伙和我們通信就會經過它，另一個離我們遠一點的叫南橋，那些慢一些的I/O設備就通過南橋接進來。再後來，隨著我們CPU工廠的壯大，直接把北橋收購了，現在變成了我們廠里的一個部門了。
PIO模式
現在我們可以和這些I/O設備通信了，就拿硬碟來說吧，它有I/O埠，我們提供了in和out兩條指令，就可以對它進行讀寫數據了。這種通信的方式叫做可編程輸入輸出模型，Programming Input/Output Model，簡稱PIO。
我們是整個主板上的核心，俗話說得好，能力越大，責任越大，但有時候真心覺得有點累。
隨著越來越多的設備接入主板，越來越多的程序需要等待我們去執行，工作量大的壓的我們喘不過氣來。
尤其是隨著技術進步，我們CPU工廠的速度越來越快，與硬碟的讀寫速度之間的差距越來越拉大，我們還用這種方式通信就太浪費我們的時間了。
DMA技術
這幾天，我們幾個車間的Leader私下聚在一起討論起這個事情來。
「阿Q，你不覺得現在我們花了太多時間再讀寫硬碟上了嗎，這傢伙慢不是他的錯，扯我們後腿這就是他的錯了啊。傳輸一次數據，我們要執行好多次I/O埠讀寫，我們寶貴的時間都浪費在這上面了！」，二號車間的虎子一臉幽怨的說到。
「嗨，我最近也為這事發愁呢，程序越來越多，讀寫硬碟的時間越來越多了，尤其是那個叫MySQL的，老讓我訪問硬碟，可累死我了。」
沒想到我倆都憋了一肚子苦水呢。
這時，平日裡愛拍老闆馬屁的八號車間老大說了一句話：「你們說的問題確實存在，這工作太沒技術含量了，就是個體力活嘛，要不咱給老闆說說，讓他外包出去吧」
我倆一聽，妙啊，要是能把這體力活外包出去，那可簡直太好了，我們就可以專心做我們的專職工作了。
「你跟老闆平時走得近，這事你去說吧」，我給虎子使了個眼色，一起攛掇老八去說這事。
「行，我去就我去」。
還別說，領導立馬就同意了這個想法，畢竟能提高我們的工作效率，他自然是舉雙手歡迎。
沒過多久，就成立了一個外包團隊，獨立出我們廠子，專門來負責這件事。和我們CPU一樣，他們也提供了幾個寄存器，傳輸數據的時候，只需要設置一下這些寄存器的內容，告訴他們要傳輸哪裡的數據，從哪到哪，長度是多少，接下來的事情我們就不用操心了，交由他們來完成。我們就可以騰出功夫做其他事情，等數據傳輸完畢了，他們再用中斷的方式告訴我們，我們直接去處理就好了，省去了讓我們親自去搬運的過程，真是爽的飛起～
後來，我們給這項技術也取了一個名字，叫Direct Memory Access，直接存儲器訪問，簡稱DMA，這個外包團隊就是DMAC，DMA控制器。
DMA 全面開花
前幾天的月總結會上，領導表揚了老八，說多虧他的建議讓廠里的生產效率大大提升。早知道，當初就不攛掇老八去跟老闆提建議了，我自己去。
正想著走神，突然想到了一個問題，這一次我打算抓住機會掙個表現。
「老闆，這個DMA技術好是好，但現在只能用於硬碟哦。最近網卡那傢伙數據包也挺多的，我花了好多時間去把數據包從網卡讀取到內存中，又低效又沒有技術含量，可不可以把這技術推廣到網卡上啊？」，我起身說到。
老闆點了點頭，若有所思。
二號車間虎子見狀也起身說到：「老闆，除了硬碟和網卡，顯示器也有這個需求。我經常要疲於奔波於把內存數據傳輸到顯示器，也是勞神勞力，建議DMA技術也推廣到顯示器呢」
老闆聽完，皺了皺眉頭說到，「這個不同設備之間的差別還是挺大的，沒法通用。難不成我們要為每個設備成立一個外包團隊？這成本有點高啊···」
老闆果然還是老闆，還是把成本考慮在第一位。
這時，愛拍馬屁的老八又說話了，「老闆說的是。我倒是有個建議，這個DMA推廣到網卡、顯示器這些單位也可以，不過讓他們自己掏錢來增加DMAC，按照他們各自不同的需求來做。咱們不能當這冤大頭」
老闆一聽，喜形於色，大聲叫好！