2018년 11월 21일
DMA (Direct Memory Access)
I. I/O로 인한 성능 감소 방지, DMA
DMA(Direct Memory Access) 개념
I/O로 인한 성능 감소 방지 위해 CPU 개입 없이 I/O 장치와 기억장치 간 직접 데이터 전송 방식
DMA I/O와 Direct I/O 환경 비교
| DMA I/O | Direct I/O(DMA 미사용) |
|---|---|
| – DMA 기반 Data 처리 중 CPU는 다른 프로세스 처리 | – Data I/O 처리 시 완료까지 작업 중지, CPU 대기 필요 |
II. DMA 구성도/구성요소 및 동작모드
DMA 구성도/구성요소
| 구성도 | 구성요소 | 설명 |
|---|---|---|
 | 주소 레지스터 | – I/O 장치 주소 |
| 데이터 레지스터 | – 데이터 버퍼 | |
| 계수 레지스터 | – 전송 Data 수 | |
| 컨트롤 레지스터 | – 전송 모드 | |
| 제어 회로 | – 신호 발생 회로 |
- DMA 전송 위한 중앙처리장치 버스 신호와 레지스터로 구성
DMA 동작 모드
| 구분 | 개념도 | 설명 |
|---|---|---|
| Cycle Stealing (Word) |  | – Word 단위 데이터 전송 – DMAC와 CPU 동시 BUS 요청 시 DMA 우선권 |
| Burst Transfer (Block) |  | – Block 단위 데이터 전송 – 여러 메모리 워드로 구성 – Block 전송 시 BUS독점 |
- CPU가 시스템 미사용 시 DMA가 BUS 사용하는 Interleave DMA 모드도 존재
III. DMA 동작 순서 및 주요 구성요소
DMA 동작 순서
| DMA Controller | DMA 동작 순서 |
|---|---|
 |
DMA 주요 구성요소
| 구분 | 구성요소 | 설명 |
|---|---|---|
| 명령어 | – DMA Select(DS) – Register Select(RS) | – 주소 버스로 DS, RS enable하여 DMA Register 선택 |
| – BUS Request(BR) | – DMAC를 통해 버스 요청 – add/data 버스 제어권 양도 | |
| – BUS Grant(BG) | – BR에 따른 상태 변경 후 DMA BUS 서용 가능 알림 | |
| 레지 스터 | – Address Register | – 메모리의 접근 주소 저장 – Work 전송 후 Increment |
| – Word Count Register | – 전송할 블록 Word 수 저장 – Work 전송 후 Decrement | |
| – Control Register | – 레지스터 동작 모드 설정 – Burst Mode, Cycle Stealing |
IV. 채널제어 방식(DMA와 비교)
채널제어 방식 개념
- 여러 장치가 연결되는 채널 제어기에 입출력 명령을 전달하여 중앙처리장치 개입없이 입출력을 수행
- DMA 한계 극복, 여러 Block I/O 처리, 전용 프로세서(IOP)
채널제어 방식 제어 과정
| 구분 | 제어 과정 | 과정 설명 |
|---|---|---|
| 연결 방식 | – 고정 연결 채널제어기 | – 여러 개의 입출력장치가 하나의 제어기에 고정 연결 |
| – 가변 연결 채널제어기 | – 모든 입출력장치는 여러 개의 채널제어기에 접속, 동시 작업 | |
| 동작 과정 | ① 입출력정보/명령 전달 | – 중앙처리장치가 채널 제어기에 입출력 정보 및 명령 전달 |
| ② 입출력 수행 | – 채널 제어기는 주기억장치와 입출력 장치 간 입출력 수행 | |
| ③ 인터럽트 신호 전송 | – 입출력 완료 시 채널제어기는 중앙처리장치에 인터럽트 전송 |
V. DMA와 채널제어 방식 비교
| 항목 | DMA | 채널제어 |
|---|---|---|
| 처리 단위 | – 하나의 Instruction에 하나의 Block I/O | – 하나의 Instruction에 여러 Block I/O 처리 |
| 메모리 | – 기억장치 필요 | – 로컬 메모리 기반 데이터 블록 저장 |
| 활용 | – 소형 컴퓨터 – PC, 태블릿 등 | – 대형 컴퓨터 – 대용량 서버 |
- DMA와 채널제어 방식은 모두 중앙처리장치(CPU) 개입없이 I/O를 수행하며, DMA는 PC, 채널 제어방식은 대형 서버에서 주요 사용
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