[发明专利]一种DMA控制器及其数据传输方法

说明书

本发明涉及一种DMA控制器及其数据传输方法，所述DMA控制器包括：检测描述符状态单元，用于当DMA控制器向CPU传输数据或者从CPU接收数据时，检测所述数据对应的描述符的状态指示位Done的值，所述DMA控制器基于所述检测结果对所述数据进行处理。通过在DMA控制器中增加检测描述符状态单元，在DMA控制器和CPU之间数据传输时，根据描述符的状态指示位Done进行操作，不需要关心主存和Cache之间是否同步，避免CPU收到中断后从进程的地址空间没有得到DMA控制器传输过来的数据而导致数据丢失，可大幅提升CPU和DMA控制器数据传输的性能。

技术领域

本发明涉及网络设备技术领域，具体涉及一种DMA控制器及其数据传输方法。

背景技术

一般来说，DMA传输将数据从一个地址空间复制到另外一个地址空间。当CPU初始化这个传输动作，传输动作本身是由DMA控制器来实行和完成。典型的例子就是移动一个外部内存的区块到芯片内部更快的内存区。像是这样的操作并没有让处理器工作拖延，反而可以被重新排程去处理其他的工作。DMA传输对于高效能嵌入式系统算法和网络是很重要的。

在实现DMA传输时，是由DMA控制器直接掌管总线，因此，存在着一个总线控制权转移问题。即DMA传输前，CPU要把总线控制权交给DMA控制器，而在结束DMA传输后，DMA控制器应立即把总线控制权再交回给CPU。一个完整的DMA传输过程必须经过DMA请求、DMA响应、DMA传输、DMA结束4个步骤。

在请求步骤，CPU对DMA控制器初始化，并向I/O接口发出操作命令，I/O接口提出DMA请求。

在响应步骤，DMA控制器对DMA请求判别优先级及屏蔽，向总线裁决逻辑提出总线请求。当CPU执行完当前总线周期即可释放总线控制权。此时，总线裁决逻辑输出总线应答，表示DMA已经响应，通过DMA控制器通知I/O接口开始DMA传输。

在传输步骤，DMA控制器获得总线控制权后，CPU即刻挂起或只执行内部操作，由DMA控制器输出读写命令，直接控制RAM与I/O接口进行DMA传输。

在DMA控制器的控制下，在存储器和外部设备之间直接进行数据传送，在传送过程中不需要中央处理器的参与。开始时需提供要传送的数据的起始位置和数据长度。

由于在CPU侧，主存和CPU处理器之间一般都存在缓存Cache，也就是说CPU中进程地址空间看到的内存是Cache中的数据，而不是主存中的数据，如图1所示，故当DMA向主存传输数据时，主存中的数据和Cache的数据会有一定的时间差，可能会出现主存中的数据和Cache数据不一致，会造成CPU收到中断后从进程的地址空间没有得到DMA传输过来的数据而导致数据丢失，为了解决Cache和主存数据一致性的问题传统的方式在接收到中断后会直接关闭Cache，跳过Cache直接读取主存数据，而在实际DMA应用中，特别是像报文收发、读取网络处理器中的表项等应用时，这些应用都是源源不断有数据持续上送，如果CPU在每一次读取DMA数据时都采用“接收到中断后会直接关闭Cache，跳过Cache直接读取主存数据”的方式，则会大幅降低DMA传输性能。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种DMA控制器及其数据传输方法，通过在DMA控制器中增加检测描述符状态单元，在DMA控制器和CPU之间数据传输时，根据描述符的状态指示位Done进行操作，不需要关心主存和Cache之间是否同步，避免CPU收到中断后从进程的地址空间没有得到DMA控制器传输过来的数据而导致数据丢失，可大幅提升CPU和DMA控制器数据传输的性能。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种直接存储器访问DMA控制器，所述DMA控制器包括：