在没有DMA控制器的情况下，数据从机械硬盘拷贝到移动硬盘的流转过程涉及多个步骤，数据主要以电信号的形式在硬件之间传输。下面是详细的步骤说明：

  1. 从机械硬盘读取数据：
    • 当用户发起数据拷贝操作时，操作系统会发出指令，指示机械硬盘读取指定的数据块。
    • 机械硬盘的读头移动到数据所在的磁道，并将磁头读写器放置在正确的位置。
    • 数据以磁信号的形式存储在硬盘的磁盘上，读头将这些磁信号转换成电信号，从而读取数据。
  2. 数据传输到内存：
    • 读取的数据电信号通过硬盘的接口（如SATA）传输到计算机主板上的南桥芯片。
    • 南桥芯片将电信号转换为系统总线上的数字信号，这些信号遵循特定的数据传输协议。
    • 数据信号经过系统总线传输到内存控制器，内存控制器将信号再次转换，将数据写入到系统内存中的指定位置。
  3. CPU访问内存并处理数据：
    • CPU根据操作系统的调度，从内存中读取数据。CPU通过地址总线指定要读取的内存地址，通过数据总线接收数据。
    • 数据被加载到CPU的寄存器中，如果需要，CPU会对数据进行处理（例如解压缩、加密等操作）。
    • 处理完成后，CPU将数据写回内存中的另一个位置，准备下一步传输到移动硬盘。
  4. 数据从内存传输到移动硬盘：
    • 类似于第一步，CPU发出指令，将数据从内存传输到移动硬盘的接口控制器 [[0x306 数据拷贝的流程#^3ac626]]。
    • 数据通过系统总线传输到移动硬盘的接口控制器，控制器将数字信号转换为适合移动硬盘的电信号。
    • 移动硬盘接收到电信号后，将其转换为磁信号，写入到硬盘的磁盘上。

问题001

读取数据后CPU进行处理和不处理在读取数据时调用的系统函数是否一样，参数是否存在区别，他是怎么决定是直接将数据借用DMA拷贝到其他地方，还是通知CPU进行后续处理的？还是说拷贝完成后一定会通知CPU，CPU在进行该进程的后续操作来决定是否进行数据处理？

DMA的作用主要是将数据读取到内存中，如果需要CPU进行数据处理则需要CPU将数据读取到L1,L2,L3缓冲中进行处理，如果不需要则CPU可以再次借助DMA将数据拷贝到其他地方。如果可以使用零拷贝进行优化则需要特殊的调用组合，不再是简单的读取了。

Footnotes

数据如何从内存传输到移动硬盘上 ^3ac626

  1. 操作系统的参与：

    • 操作系统接收到用户程序发起的文件拷贝请求后，会在内存中为这些数据分配空间，并将移动硬盘准备到可写状态。
    • 操作系统生成一个数据传输的请求，这个请求包含了目标内存地址（即数据当前在内存中的位置）和移动硬盘的接口控制器地址。

  2. CPU的指令执行：

    • CPU根据操作系统的请求，执行数据传输的指令。这些指令通常是通过系统调用和中断机制来实现的。
    • CPU通过系统总线发送信号，告诉内存控制器需要读取数据的地址，并告诉移动硬盘的接口控制器准备接收数据。

  3. 内存控制器的作用：

    • 内存控制器接收到CPU的请求后，会将目标地址的数据块从内存中读取出来，并将其放置在与CPU相连的数据缓冲区中。
    • 这个过程涉及到地址译码、数据读取和数据传输等操作。

  4. 移动硬盘接口控制器的接收：

    • 接口控制器接收到CPU的信号后，会准备接收数据。它通过接口（如USB或SATA）与移动硬盘进行通信。
    • 控制器将数据从CPU接收的缓冲区中读取出来，并转换为适合移动硬盘的信号格式，然后将这些信号传输到移动硬盘上。

  5. 数据写入移动硬盘：

    • 移动硬盘接收到来自接口控制器的信号后，会将这些信号转换回数据，并将其写入到硬盘的磁盘上。
    • 这个过程涉及到数据的物理存储，包括磁头定位、磁盘旋转等操作。