知识卡片

DMA 与冯·诺依曼瓶颈

专业/工作 · 1286.h

内容

直接存储器存取(DMA)允许控制器绕开 CPU、利用 CPU 空闲的总线时间片直接与主存储器交换数据——例如从磁盘读取一个扇区时,CPU 只需把请求交给磁盘控制器就能继续执行其他任务,控制器完成读取后自行把数据写入指定的存储器区域,两件事因此得以真正并发。但这也让所有部件(CPU、各控制器、主存储器)都要竞争同一条总线,这个共享的中央通道本身就成了性能天花板,称为冯·诺依曼瓶颈——因为整个架构里 CPU 始终要经由这条中央总线才能从存储器取指令。发散:DMA 用”授权外部电路直接访问核心资源”换取了并发性,却也把”总线争用”变成了一个永远存在的系统级瓶颈,这与现代分布式系统里”把任务下放给独立组件执行以提升吞吐,却引入了共享资源争用”的取舍是同一种权衡。

参考来源

《计算机科学概论》第2章《数据操控》