PIO操作与DMA操作

IDE数据传输模式

随着技术的发展，产品对数据传输速度要求的提高，IDE接口硬盘的数据传输模式，经历过三个不同的技术变化，由最初的PIO模式，到DMA模式，再到Ultra DMA模式。

1> PIO模式

PIO的英文拼写是“Programming Input/Output Model”，PIO模式是一种通过CPU执行I/O端口指令来进行数据的读写的数据交换模式。是最早先的硬盘数据传输模式，数据传输速率低下，CPU占有率也很高，大量传输数据时会因为占用过多的CPU资源而导致系统停顿，无法进行其它的操作。PIO数据传输模式又分为PIO mode 0、PIO mode 1、PIO mode 2、PIO mode 3、PIO mode 4几种模式，数据传输速率从3.3MB/s到16.6MB/s不等。受限于传输速率低下和极高的CPU占有率，这种数据传输模式很快就被淘汰。

2> DMA模式 
DMA的英文拼写是“Direct Memory Access”，汉语的意思就是直接内存访问，是一种不经过CPU而直接从内存了存取数据的数据交换模式。PIO模式下硬盘和内存之间的数据传输是由CPU来控制的；而在DMA模式下，CPU只须向DMA控制器下达指令，让DMA控制器来处理数的传送，数据传送完毕再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率。DMA模式与PIO模式的区别就在于，DMA模式不过分依赖CPU，可以大大节省系统资源，二者在传输速度上的差异并不十分明显。DMA模式又可以分为Single-Word DMA（单字节DMA）和Multi-Word DMA（多字节DMA）两种，Single-Word DMA模式的最高传输率达8．33MB／秒，Multi-Word DMA(Double Word)则可达16．66MB/秒。因此，DMA模式有着更快的速度和更低的CPU占用率 

3.1> Ultra DMA模式 
Ultra DMA的英文拼写为“Ultra Direct Memory Access”，一般简写为UDMA，含义是高级直接内存访问。UDMA模式采用16-bit Multi-Word DMA（16位多字节DMA）模式为基准，可以理解为DMA模式的增强版本，它在包含了DMA模式的优点的基础上，又增加了CRC（Cyclic Redundancy Check循环冗余码校验）技术，提高数据传输过程中的准确性，安全性得到保障。在以往的硬盘数据传输模式下，一个时钟周期只传输一次数据，而在UDMA模式中逐渐应用了Double Data Rate（双倍数据传输）技术，因此数据传输速度有了极大的提高。此技术就是在时钟的上升期和下降期各自进行一次数据传输，可以是数据传输速度成倍的增长。 
在UDMA模式发展到UDMA133之后，受限于IDE接口的技术规范，无论是连接器、连接电缆、信号协议都表现出了很大的技术瓶颈，而且其支持的最高数据传输率也有限。同时在IDE接口传输率提高，也就是工作频率的提高，IDE接口交叉干扰、地线增多、信号混乱等缺陷也给其发展带来了很大的制约，被新一代的SATA接口取代也就在所难免了

3.2> Ultra DMA相关的连接线

Ultra DMA/66/100专用的硬盘连接线和一般的40芯连接线有所不同。Quantum在制定Ultra ATA／66的同时，在旧有IDE排线的规格上略作修改。除沿用40芯的IDE接头外，排线更换成80芯，在原有40芯排线的每条线芯之间，都多加一条线来相隔，并将这40条新线跟原先40芯排线之中原有的7条地线相连，把构成Crosstalk现象的电磁波滤走而增加了数据传输的稳定性(在高速的电子讯号传输时，当一大堆带着高频讯号的电线互相靠近一起的时候，讯号线上发出的电磁波便会互相干扰，这就是所谓的“Crosstalk”现象)。Ultra ATA／66／100排线的基本规格是徘线全长不超过18英寸。也就是说要真正发挥Ultra DMA／66的高速传输是需硬盘、排线的配合的，当然如果搭配一般的40芯排线，Ultra DMA／66接口的硬盘依然能够以向下兼容的方式工作，只不过无法使用Ultra DMA／66罢了。

其实，UDMA/66数据线中的40针与普通的数据线完全相同，多出的40条信号线则主要用于避免出现信号干扰。

4> 其它有关东西

IDE接口类型不同，传输速度不同。 
主流DVD光驱大多采用了IDE接口设计结构，其价格便宜且安装容易，性能也不错。 
现在的DVD-ROM一般都支持IDE、EIDE、ATAPI接口类型或SCSI接口.现在的光驱大多是IDE/ATAPI接口。 
目前市面上的光驱的接口主要有：IDE、EIDE、SCSI、SCSI－2四种。后两种接口的传输速度较快。但在实际应用中它们的性能差别并不是很大，而且SCSI接口的CD－ROM价格较贵，安装较复杂，需要专门的转接卡。因此对一般用户而言应尽量选择IDE（或EIDE）接口的CD－ROM。现在32速以上的IDE接口光驱均采用了Ultra DMA/33标准，该标准数据传输率为每秒33MB。在传输方式上,Ultra ATA33采用总线主控方式,安装有控制硬盘读写的DMA(Direct Memory Access)控制器,使CPU不用直接参与硬盘的读写,因此可以节省宝贵的CPU 资源。

Quantum开发的ATA100接口，拥有100MB/秒的接口传输率，使用80针接口电缆，其中有40根地线，可以数据收发时的电磁干扰。ATA 100完全向下兼容传统的IDE，包括PIO、ATA/33、ATA/66等，举个例子：ATA100硬盘可用在ATA/33接口上，ATA/66m则是66MB/秒，而ATA33则是33MB/秒，最后ATA33/ATA66的硬盘也能用在ATA/100接口上。

在DMA模式下速度会比较快一点.现在装完机器后一般都会自动开起DMA模式的.而一些老的设备恐怕开不了.

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Ultra DMA的英文拼写为“Ultra Direct Memory Access”，一般简写为UDMA，含义是高级直接内存访问。UDMA模式采用16-bit Multi-Word DMA（16位多字节DMA）模式为基准，可以理解为DMA模式的增强版本，它在包含了DMA模式的优点的基础上，又增加了CRC（Cyclic Redundancy Check循环冗余码校验）技术，提高数据传输过程中的准确性，安全性得到保障。在以往的硬盘数据传输模式下，一个时钟周期只传输一次数据，而在UDMA模式中逐渐应用了Double Data Rate（双倍数据传输）技术，因此数据传输速度有了极大的提高。此技术就是在时钟的上升期和下降期各自进行一次数据传输，可以是数据传输速度成倍的增长。
在UDMA模式发展到UDMA133之后，受限于IDE接口的技术规范，无论是连接器、连接电缆、信号协议都表现出了很大的技术瓶颈，而且其支持的最高数据传输率也有限。同时在IDE接口传输率提高，也就是工作频率的提高，IDE接口交叉干扰、地线增多、信号混乱等缺陷也给其发展带来了很大的制约，被新一代的SATA接口取代也就在所难免了。