在DMA上下文中缓存一致性问题

Question

假设CPU修改了位置x + 50中的值，并且没有将其刷回主存储器（回写）。

同时，设备启动从x到x + 100的DMA读取请求。

在这种情况下，如何通知CPU刷新脏缓存行？

Answer 1

DMA电路通常直接与主存储器配合工作，而不涉及CPU（这是主要的想法，使CPU免于执行可在硬件中的其他地方完成的I / O，从而节省CPU周期）。所以，你可能会遇到cache coherency problems。 Microsoft建议flushing I/O buffers when using DMA。

但有些系统确实支持CPU和DMA电路之间的缓存一致性协议，就像多处理器系统中的CPU之间一样。最终的答案取决于实际的硬件。

Answer 2

我可以想到三种方法：

1. 内存被标记为不可缓存，
2. DMA控制器与缓存控制器协调，
3. 操作系统保证永远不会发生这种情况，例如：通过确保进程的CPU部分没有运行。

这取决于硬件和操作系统的功能。

确保进程未运行在多任务操作系统上并不太奇怪，因为进程拥有的内存上的DMA很可能是由进行系统调用的进程触发的，例如，写。可以取消该进程，并运行其他进程，直到DMA完成。

等待I / O设备完成可能有太大的限制，因此DMA控制器可能正在从进程地址空间复制到辅助缓冲区。

因此，如果您遇到过这种情况，请概述示例以及您运行的测试。