问DMA控制器是如何工作的？

EN

“现代操作系统中的直接内存访问”，Andrew S. Tanenbaum，Herbert Bos，2014，

为了简化解释，我们假设CPU通过连接CPU、内存和I/O设备的单个系统总线访问所有设备和内存，如图5-4所示。

1. 为了解释DMA是如何工作的，让我们首先看看不使用DMA时磁盘读取是如何发生的。
   • 首先，磁盘控制器逐个从驱动器中读取块(一个或多个扇区)，直到整个块位于控制器的内部缓冲区中。
   • 接下来，计算校验和，以验证是否发生读取错误。然后控制器造成中断。当操作系统开始运行时，它可以通过执行一个循环，一次从控制器的缓冲区读取一个字节或一个单词，每次迭代从控制器设备寄存器读取一个字节或一个单词，并将其存储在主内存中。

问:在第二步，

- isn't the data transferred "**from the controller's buffer**" to the main memory? Why does it say both "**from the controller’s buffer**" and "**from a controller device register**"?
- in the second step, can the controller transfer data from its buffer to the main memory, without interrupting to the cpu, and without involving OS again?

1. 当使用DMA时，过程就不同了。
   • 首先，CPU通过设置其寄存器来对DMA控制器进行编程，以便它知道在什么地方传输(图5-4中的步骤1).，它还向磁盘控制器发出命令，告诉它将数据从磁盘读入其内部缓冲区并验证校验和。
   • 当有效数据在磁盘控制器的缓冲区中时，DMA可以开始。DMA控制器通过在总线上向磁盘控制器发出读取请求来启动传输(步骤2)。这个读取请求看起来像任何其他读取请求，磁盘控制器不知道(或关心)它是来自CPU还是来自DMA控制器。通常，要写入的内存地址位于总线的地址行上，因此当磁盘控制器从其内部缓冲区获取下一个单词时，它知道在哪里写入它。写入内存是另一个标准总线周期(步骤3)。
   • 当写入完成时，磁盘控制器也通过总线向DMA控制器发送确认信号(步骤4)。然后DMA控制器增加要使用的内存地址，并减少字节计数。如果字节计数仍然大于0，则重复步骤2至4，直到计数达到0为止。
   • 当时，DMA控制器中断CPU，让它知道传输已经完成。当操作系统启动时，它不必将磁盘块复制到内存中；它已经存在了。

问:在第二步中，DMA控制器请求磁盘控制器将数据从磁盘控制器的缓冲区传输到主内存。在第一步中，CPU向磁盘控制器发出命令，告诉它将数据从磁盘读入其内部缓冲区。同时，当磁盘控制器完成将数据从磁盘传输到磁盘控制器的缓冲器时，CPU也能告诉磁盘控制器将数据从磁盘控制器的缓冲区传输到主存，这样DMA控制器就不需要告诉磁盘控制器将数据从磁盘控制器的缓冲区传输到主存储器了吗？(我不明白为什么我们需要一个DMA控制器来在磁盘和主内存之间进行数据传输，所以我猜我错过了一些重要的东西来理解引号)。

1. 设备的设备控制器控制设备并对设备执行操作。DMA控制器控制和执行操作的设备是什么？

谢谢!