原创 关于DMA

一、关于DMA 的问答

1、问：DMA的优点是什么？

答：它有以下几项优点： 由于把CPU从多任务的环境的数据传输和单任务环境的大量数据传输解放出来了，从而明显提高了整个系统的性能
可以把数据从HDD直接传输到主存而不占用很多的CPU资源 在数据传输中解放了CPU，使得CPU可以工作在多任务环境下
在多任务环境下，DMA的作用尤其显著

2、问：DMA和PIO模式有哪些不同？

答： DMA(Direct Memory Access) PIO(Programmed Input/Output)
在内存中建立了输出/输入描述表，还在主板中设计了总线管理芯片用以实现数据的传输 按照优先次序来执行计算和数据的传输
数据的传输工作不再由CPU来完成，从而使得它可以专门去做计算工作 CPU不但要做文件的传输还要做计算，因此某些任务可能会被挂起

3、问：Ultra DMA 33是什么？

答：Ultra DMA 33是一种由Intel公司设计的同步DMA协议。Intel的PIIX4芯片组包括了这一功能。
传统的IDE数据传输仅仅用于单边带的数据脉冲。Ultra DMA/33则在数据传输时使用了双边带的数据脉冲。因此，在ATA
2驱动器传输速度可以由16MB/s提高到33MS/s。

4、问：Ultra DMA 33有什么优点？

答：除了显著的性能提高之外，该协议还具有以下优点： 节省了CPU的数据传输时间；从而CPU可以不做数据传输而专门进行计算工作
提高了整个系统的性能效率；数据传输速率由16MB/sec ATA 2提高到33MB/sec
改善了在DMA/33模式下的ATA现存信号；IDE集线器不再需要外部信号引脚
对原先的ATA驱动器完全兼容；控制器和驱动器在每一次传输中均可使用正确的协议 即插即用；由于Ultra DMA/33的兼容性，设备可以自动识别
具有检错功能；16位的CRC寄存器可以在每一个脉冲实现CRC检查 实现自动搜索以确保能够检测到所有的CD ROMs 包括了Window NT
4.0驱动程序 不必改变主板的设置 返回前页 Copyright (C).Litao SUI 1996-1998 Last Update:
11/22/97 17:47:08 SDRAM常识问答

5、问：什么是SDRAM？

答：
SDRAM代表同步动态随机存取内存。由于所有地址、数据和控制系统都是同步的，或者说是被控制在一个单个的系统时钟下，SDRAM可以提高到主内存的带
宽。所有的操作都和系统时钟同步，这样系统等待的状态就被消除。SDRAM简化了设计和内存-系统控制，它大大减少了安装和运行的时间。

6、问：DRAM和SDRAM有何不同？

答： DRAM： 没有系统时钟 水平行地址选通控制 One-bank 运行 SDRAM： 以系统时钟运行 脉冲行地址选通控制
为单一芯片交错的两个触排 可编程读延迟 问： SDRAM的优点是什么？ 答： SDRAM技术使设计者能够解决带宽限制，并且提供给他们许多优点：
1.使用现存的设备技术，符合JEDEC标准
2.能够支持速度在100MHz的外部总线频率，并且在将来外部总线频率超过100MHz时，可提供一种升级的途径
3.为主内存提供一种单一的，有效的设计，合并了内存系统 4.提供了一种非专有途径来适应高速外部总线频率带宽需要
5.控制芯片组的设计被简化，因为它是基于机器运行状态而取代了以前的水平/脉冲宽度驱动

7、问：什么是ATX？

答：ATX是对Baby-AT主板结构的发展，是今天占主要地位的主板结构。它的特征有以下几点： 易于使用： о 扩展插槽增多 о
重新安置的CPU使得电路的电容量利用率更高、电压更利于管理 о 减小了电路板布线的复杂度 增强了对将来的I/O发展趋势的适应性： о
在统一的缓冲结构中使用了完整的算法 о 支持将来的连接和I/O标准，诸如USB、TV综合业务服务网的输 入/输出等等 减少了整个系统的消耗 о
冷却系统由单个风扇承担，而且噪音减少了

8、问：ATX规格有哪些需求？

答：它有以下几点需求： 对主板结构的限制 о 可调节的双层高度的I/O。外围设备的高度限制在3.5”和5.25” о 主板面积为12'×13'
对电源供应的限制 о 基于PS/2标准。只用一个电源就可以把±5V、±12V、3.3V和遥控电源信号合为一体 о
把连向主板的线路统一固化到一个20针的接口上 о 重新放置的风扇使得风可以吹向CPU 全新的主板设计 о
PCB的面积是12'×9.6'，与Baby-AT结构完全不同

9、问：ATX 2.0是什么？它与ATX 1.0有那些不同？

答：在1996年十一月，Intel公司发布了最新的ATX 2.0结构规格说明：它与 ATX 1.0的主要不同有： A .
对主板上的组件高度有了限制
主板上扩展槽组件的最大高度范围为0.6”（大约1.5cm）。驱动器隔板为0.35”、1.2”和1.5”。PSU为2.8”。之所以规定了这些限制，
是为了方便Intel公司的Pentium II处理器。 B . 改变了托架的位置
托架的位置稍有改变。因此，系统集成商应该注意这种改变对ATX结构的最佳M/B匹配。 C . 具有了I/O后面板和I/O外壳 ATX
2.0具有独特的底座接口，而I/O后面板外壳的设计并非独特。代而替之的是Intel公司推荐的CIS（Chassis Independent
Shields）。系统集成商应该通过底座制造商、主板制造商或其他单位来得到他们最好的解决方案。   

二、微软的解释

Ultra DMA（也称作 Ultra DMA/33 或 ATA/33）是对 ATA 硬盘接口的扩展，Ultra
DMA就是并口的，也就是IDE口，它从理论上允许以每秒 33.3 MB 的突发速率传输数据。 这是 ATA-2/ATA-3 标准（每秒
16.6 MB）的两倍。 与 ATA-2/ATA-3 标准相比，使用 Ultra DMA 会有 40% 的性能提高。

也就是从Ultra DMA/33开始

三、百度百科的解释

Ultra DMA/33

　　Ultra
DMA/33：由Inter与Quantum制定的一种DMA传输方式，采用该方式的设备可以以33MB/S的速度进行数据传输。Ultra
DMA/33主要应用于硬盘驱动器和光盘驱动器，它利用IDE时序中时钟脉冲的正负两相工作，而传统的IDE接口仅利用其中的一相。所以Ultra
DMA/SS的传输速率是传统方式的两倍。Ultra
DMA/33方式与传统的IDE、EIDE接口完全兼容，传统的IDE设备可继续在支持Ultra
DMA/33的控制器下工作,但只有16.6MB/S的速率.只有当IDE设备支持Ultra
DMA/33的模式，且IDE控制器也支持该模式时，才能发挥出应有的效能。除此以外，还需要安装相应的驱动程序。

　　众所周知，PC的整体性能高低是由多方面因素决定的：CPU、主板、内存等等，其中磁盘子系统也是最重要的影响因素之一。目前随着计算机整体技术的提
高，硬盘技术同样也有了更进一步的发展，例如Ultra DMA 66技术的应用等等，那么究竟什么是Ultra DMA
66，它的性能如何?怎样应用Ultra DMA 66，有哪些品牌的硬盘是支持Ultra DMA 66的呢？  

　　首先让我们来谈一下DMA（Direct Memory
Access，即直接内存存取）。目前硬盘普遍采用IDE接口，使用美国国家标准协会（ATA）制定的标准，故而亦被称为IDE/ATA，
随着发展，后来又出现了ATA－2，FAST－ATA，FAST ATA－2，最高数据传输率达到了16.6MB/s。  

　　IDE硬盘的传输模式分为两种，既PIO(Programmable
I/O，可编程输入输出），另一种既为DMA。顾名思义，PIO方式需由CPU来进行操控，故而CPU的资源也会被大幅占用。而DMA方式则由主板上的主
控芯片组中的DMA控制器来管理硬盘与总线间的数据传输，是一种快速传输数据资料的方式，在资料传输时不需中断CPU的工作。所以可以节省CPU的占用
率，使得CPU可以腾出大量的时间处理其他的数据和程序，进而能够大幅度地提高系统性能。PIO模式可分为Mode 0－4，DMA模式可分为Mode
0－2，传输率可从3.3－16.6MB/s不等。  

      1996年Quantum与Intel共同制定了Ultra DMA
33标准。它将IDE命令的时钟脉冲的上升沿和下降沿都用做内存读写选通信号，既每半个时钟周期就可以传输一次数据，使得硬盘的传输率可以高达
33MB/s。同时它也可以直接把数据从硬盘调入内存，进而能够使得CPU的占用率得到了降低。由于Ultra DMA
33模式其自身的这种技术特性，现在已得到业界的广泛应用。  

　　为了能够使系统的磁盘子系统性能有更进一步的提高，在1998年2月，Quantum与Intel连手又共同发布了Ultra DMA
66的规格标准。Ultra DMA 66通过改进信号的时钟边沿特性，从而使资料传输率比Ultra DMA
33提高了一倍。即在现时的DMA传输中，时钟脉冲波形中的上升沿和下降沿各传输一次才能构成一个时钟周期。而采用此项技术后，上升沿信号和下降沿信号各
被识做一个时钟周期， 因此理论上可以达到66MB/s的速率。另外，Ultra DMA
66也使用了CRC循环冗余校验技术，保证了在高速传输过程中数据的完整性。  

　　另外需要注意的是：Ultra DMA 66 与Ultra DMA 33的不同地方还在于：你需要有一条应用于该协议的80线硬盘线缆，而不是传统的40线硬盘线缆，但连接头及接口部分还是40针的。  

　　符合Ultra DMA
66规格的特有线缆共有3个联结头，分别为蓝色(有些80线硬盘线缆上，该接头也为黑色，连接时请注意标记)，黑色和灰色。连接时其中蓝色的连接头要接至
于主板的IDE接口部分，黑色的连接头则与第一硬盘相连，灰色的连接头则与第二硬盘相连接。这就是Ultra DMA
66规定的连接方式，但是一定要这样连接吗？颠倒一下不可以吗？不可以。  

　　这是因为从Ultra DMA
66的相关资料我们可以知道：80线硬盘线缆的第34针脚（PDIAG－ground）要连接到系统的IDE接口上，但第34针脚的信号线是与线缆内的第
67条线相连的，而并不是连接到线缆上的硬盘接头上面；同时第28针脚（CSEL）的信号线则通过第55条线连接到主硬盘接口而不被连接到辅盘上。  

      80线线缆的每一针脚对应的信号与以前的IDE界面完全相同，没有增加额外的数据信号，故而可以向下兼容Ultra DMA
33及以前的规格。但线缆内部的排列则完全发生了变化，其中偶数针脚全部都是地线，奇数针脚为原来的信号针脚，并且40根地线与其他40根数据线是交错排
列的，故而能够排除外来的电磁干扰以及数据信号线间的串扰现象，使信号的传输更稳定。  

　　还有要说明的是：与线缆第39线相对应的连接头第20针，被定义为Keypin，又被称为IIRC，主机板上的IDE控制界面就是通过它来辨别硬盘是否支持Ultra DMA 66的。  

　　

　　再有，在80线的线缆上第67线上有一空洞，原因就在于上面提到的线缆连接头的第34针脚的信号线是与线缆内的第67条线相连，而并不是连接到线缆的
硬盘接头上的，是PDIAG－
ground的信号。这一个信号可以连接到主板IDE接口，但是不可以连接至硬盘上的，所以在线缆上该位置有孔洞将其切断（有的线缆上看不到这个空洞，但
实际上线缆内部该位置也是被切断了的）。  

      实现Ultra DMA 66的条件：  

　　实现Ultra DMA 66的条件首先是主板必须能够支持此项标准，既主板的芯片组必须能够支持Ultra DMA 66。

　　目前支持该项规格标准的芯片组主要有Intel的810(Whitney)以及9月底即将发布的820(Camino)芯片组；VIA的Apollo
Pro Plus及Apollo Pro133和MVP4芯片组；SIS的530（540），620（630）等。  

　　另外现在的主流BX芯片组从规格上讲是不支持Ultra DMA
66的，但一些主板厂商还是通过技术手段解决了这个问题，例如梅捷的SY－6BA＋IV，升技的BE6等，既是通过在主板上额外附加控制芯片
（Highpoint的HPT366）实现了BX主板支持Ultra DMA 66的功能。  

　　另外还有些厂家另外制作了PCI IDE接口卡用以支持Ultra DMA 66。  

　　其次需要一块支持Ultra DMA 66的硬盘和80线的专有线缆。  

　　最后就是OS（操作系统）了。Win
98即支持此项功能：在正常使用情况下将“控制面板→系统→设备管理器→磁盘管理器→IDE设备→设置→选项”中的DMA指定可用，然后再按提示重新启动
计算机即可。但对于Win 95和Windows NT来讲则需要安装相应的Drivers(驱动程序)啦。  

性能与选购  

　　谈到硬盘的性能则不得不谈到硬盘的一些相应技术参数：数据传输率、平均寻道时间、转速、缓存等等，就数据传输率
来讲，硬盘的传输率分为内部传输率（Internal Transfer Rate）外部传输率（External Transfer
Rate）两种。内部传输率是指硬盘磁头从缓存中读写数据的速度，外部传输率是指硬盘的缓存和系统内存交换数据的速度。目前来讲，比如说昆腾的最新产品
Fireball Plus KA，它的最大内部传输率可达235Mbps，既235/8=29.375MB/s，从中可以看出它还未能突破Ultra
DMA 33的极限，故而Ultra DMA 66的硬盘也就暂时还谈不上性能的充分发挥了，即我们不能以为Ultra DMA
66真的就比Ultra DMA 33快了一倍，实际的测试也充分论证了这一点。也就是说，要想充分地发挥Ultra DMA
66的性能，还有待于硬盘本身内部传输率、转数、缓存、平均寻道时间等参数进一步提升后才会有名副其实表现。但有一点需要强调的是Ultra DMA
66 的使用还是使CPU资源占用率得到了大辐改善。  

　　目前支持Ultra DMA
66的硬盘在市场上已经逐渐成为主流，并且符合这种规格的硬盘也几乎都采用了最新的设计技术，各项技术参数指标较前期产品有了明显的提高。比如：现在所有
硬盘厂商都有支持在ATA－3标准中确立为标准的S.M.A.R.T（Self－Monitoring Analysis and Reporting
Technology，自监测分析和报告技术），同时也各有特色。例如IBM的 DFT（Drive Fitness Test驱动器健康检测）技术，
Quantum的DPS(Data Protection System，数据保护系统），Seagate 的 DST(Drive Self
Test）驱动器自我测试技术，WD的Data LifeGuard（数据卫士）等等。同时像IBM的Deskstar
22GXP，Quantum的Fireball Plus
KA等转速也都提高到了7200转，有的硬盘的缓存也提高到了2M，单碟容量、平均寻道时间、防震技术等指标也都有所提高。再有，这些采用了最新技术支持
Ultra DMA
66的硬盘由于规模生产及竞争，价格也都比较能够接受。并且随着技术及生产的发展，最终的结果只能是越来越便宜，满足用户的工作、娱乐、学习需要。也就是
说虽然Ultra DMA 66并没有将硬盘的速度提高一倍，但由于以上原因，所以是还值得购买的。  

　　下面是一些目前具有代表性的支持Ultra DMA 66技术的品牌硬盘规格，供您参考：  

　　IBM：Deskstar 25GP 10.1GB/15.2GB/20.3GB/25GB Deskstar 22GXP 9.1GB/13.5GB/18GB/22GB  

　　Maxtor：钻石七代 6.5GB/10.2GB/27.2GB 金钻二代 10.2GB/15.3GB/20.4GB DiamondMax Plus 6800 6.8GB/13.6GB/20.4GB/27.3GB  

　　Quantum：Fireball CR（八代） 4.3GB/6.4GB/8.4GB/10G Fireball CX（九代）
6.4GB/10.2GB/13GB/20.4GB Fireball plus KA 6.4GB/9.1GB/13.6GB/18.3GB  

　　Seagate：U4 4.3GB/8.4GB/13GB Barracuda 6.8GB/10.2GB/13.6GB/20.4GB/28GB  

　　WD：Caviar 8.4GB/9.1GB/10.2GB/13.6GB/20.4GB Expert 13.5GB/18GB  

　　Fujitsu：PB13 10.8GB/13GB等等。