计算机底层技术第二回:内存揭奥秘,总线解玄机上回说到

上回说到，阿飞从混沌中醒来，意外发现自己的大脑被数据化存储到了一台计算机内存中，根据神秘声音的指示，他需要赶紧联系网卡找到自己大脑的另一半然后逃离这里。不料内存却告诉他，如果不赶紧把自己持久化存储起来，一旦计算机关闭他就会消失···
“怎么，怎么持久化存储起来？” ，阿飞一下紧张起来，说话竟都有些结巴了。
刚说完，阿飞的眼前又划出了一道光亮，光线指向的远处，他看到了另一个庞然大物。
“这是硬，硬盘？”

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【计算机底层技术第二回:内存揭奥秘,总线解玄机】“没错，我这里不是久留之地，一旦断电了数据就都消失了。硬盘可以持久化存储数据，就算没有供电，数据也依然存在，你要是能到那里就安全了” ，内存说到。
“那我怎么才能从这里到硬盘里去呢？”
“这事得找CPU ，这台计算机上是一个x86-64架构的CPU ，他有两条指令：in和out ，可以用来从硬盘上读写数据，他可以用mov指令把你读到寄存器中，再用out指令把你写到硬盘上”
movbx,addr;
.rep:
movax,[bx];
outport,ax;
addbx,2;
loop.rep
“寄存器？那才几个字节，这样折腾不得写好久？唉，说到这，我连我自己有多少数据量都还不知道，内存大哥，你看下我有多少字节？” ，阿飞问到。
内存条顿了顿，计算了起来，片刻之后回答道：“20210529个字节，差不多20MB”
怎么才20MB ，我的大脑就这么点数据吗，就算只有一部分那也太少了吧？阿飞心里这样想着，感到有些诧异。
“让我算一下，这得传输多少次···20MB ，一次2个字节···就是···” ，阿飞念念有词的计算起来。
“不用算了，我给你算好了，就算一次传送4个字节， CPU也得读写五百多万次” ，内存打断了阿飞。
“什么？这也太慢了！” ，阿飞失望的说到。
“你嫌慢？CPU大哥估计还不愿意干这活呢”
“啊？为什么？”
“这种传输方式叫ProgrammingInput/Output ，简称PIO ，因为传输效率低下，这会花去CPU大量时间，不能去执行其他程序了，所以现在他们很少用这方式来传输数据了”
“那言下之意，还有别的办法了？别卖关子了，快告诉我吧！” ，阿飞急的问到。
“有，用DMA的方式，直接让DMA控制器通过总线把你传输到硬盘中，数据不用经过CPU老大哥”
DMA？阿飞一下想起了什么， “这个东西我在大学课本上学过，叫直接存储器访问（DirectMemoryAccess），由DMAC ，也就是DMA控制器来负责数据的传输，我记得DMAC好像是一个编号叫8257的芯片，他现在在哪里？”

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内存不禁笑出了声：“什么8257 ，那都是哪个年代的老黄历了，那玩意早就下岗了。 ”
“那现在DMAC在哪里？”
“看到硬盘不远处的那块芯片了吗，那就是PCH ，也就是你口中说的南桥芯片，它里面集成了SATA控制器，用于控制那个SATA接口的硬盘， SATA控制器中又集成了DMA控制器，一会儿就由他把你传输过去。 ”

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“看来我学的课本真过时了，你赶紧帮我联系一下，我很着急啊” ，阿飞催促到。
“这可不行，我只是一个总线从设备，只能被动接收命令时使用总线，只有总线主设备才能主动使用总线，等着吧”
等？阿飞的心一下又悬了起来， “那谁是主设备呢？”
“CPU老大，他是最大的主设备，还有DMA控制器们，他们也是主设备，等一会儿硬盘的DMA控制器找我通信时，我帮你给他带个话，让他把你传输过去” ，内存说到。
阿飞只好耐着性子等了起来，不时又想起神秘老者的话，他急的像热锅上的蚂蚁，不知道如何是好。
“这要等多久？” ，阿飞忍不住问到。
不过这一次，内存没有理他。
过了好一阵···
“快来了！我看到DMA控制器发出总线申请信号了” ，内存说到。
“什么意思？” ，阿飞有些不太明白。
“之前不是给你说过了吗，咱们主板上各部件之间通信都得通过总线系统，这总线系统英文名叫bus ，也就是公共汽车的意思，所有人共享的。但共享得有个章法，不能大家一起用，那就乱了套了，所以主设备们要使用之前，都得发出申请，交给总线仲裁器来判定由谁来使用”