Enabling DMA Mode Transfers

PIO 模式与 DMA 模式

ATA 定义了两种传输模式，分别称为“PIO 模式”（“编程 I/O 模式”）和“DMA 模式”（“直接内存访问模式”）。PIO 模式传输速度慢得多，且需要处理器来仲裁设备与内存之间的传输。DMA 模式传输速度快得多，且无需处理器介入。如果 ATA 通道上的任何设备使用 PIO 模式，则两个设备都必须如此。这会严重削弱吞吐量并加重处理器负担，导致每次访问驱动器时系统都会变慢。

所有现代 ATA 和 ATAPI 设备都支持 DMA 模式，但为了向后兼容，大多数设备可以设置为使用 PIO 模式。使用 PIO 模式是一个错误。升级系统时，如果发现任何仅支持 PIO 模式的驱动器，请更换它们。反正只有非常老旧的硬盘和光驱才会被限制在 PIO 模式，因此更换它们是无需考虑的事情。

根据你的硬盘和接口支持的 DMA 级别，启用 DMA 传输对磁盘性能的提升可能明显，也可能不明显，但启用 DMA 总是值得的，因为它极大地减轻了 PIO 传输给处理器带来的负担。如果一台计算机在使用 PIO 传输时 CPU 利用率为 75%，那么同一台计算机在使用 DMA 传输时，可能以大约 1.5% 的 CPU 利用率提供相同甚至更好的磁盘性能。对于多任务操作系统，这些节省下来的 CPU 周期意味着更快的系统响应。

要使用 DMA 传输，硬盘、BIOS 和芯片组必须显式支持 DMA，且操作系统必须安装、加载并启用了 DMA 驱动。所有较新版本的 Windows 都支持 DMA 传输，但 DMA 并不总是默认启用的，具体如下：

• 全新安装 Windows 会自动安装支持 DMA 的驱动程序，并测试 BIOS、接口和硬盘的 DMA 兼容性。如果其中任何一项测试失败，DMA 将被禁用。如果三项全部成功，DMA 将自动以驱动器和接口所能共用的最快 DMA 模式启用。
• 将现有系统升级到 Windows XP 时，仅当之前已启用 DMA 时，它才会自动启用 DMA。如果之前禁用了 DMA，则需要手动启用它。

安装第二块硬盘并重启系统后，应立即检查该驱动器当前的 DMA 状态，如果未启用，则启用 DMA。为此，请执行以下步骤：

图 7-13：Windows XP 显示此硬盘正在使用 UDMA-5 (UltraATA-100) 传输模式

1. 右键点击“我的电脑”并选择“属性”以显示“系统属性”对话框。
2. 点击“硬件”选项卡，然后点击“设备管理器”按钮以显示“设备管理器”。
3. 找到并展开“IDE ATA/ATAPI 控制器”项。在两个 ATA 控制器均已启用的标准系统上，会列出三项。第一项描述的是 ATA 控制器本身，可以忽略。另外两项分别是“主要 IDE 通道”和“次要 IDE 通道”。
4. 右键点击你要为其启用 DMA 的设备所连接的通道，选择“属性”，然后点击“高级设置”选项卡以显示如图 7-13 所示的对话框。
5. 此对话框显示所选 ATA 通道上设备 0（主设备）和设备 1（从设备）的设备类型和当前传输模式。“当前传输模式”字段显示当前正在使用的传输模式，可以按如下方式更改：

Windows 正在使用所指示的 DMA 或 UDMA 模式，这是接口、线缆和设备所支持的最快模式。例如，如果硬盘支持 UltraATA-100，主板内置接口支持 UltraATA-66，但你使用的是标准的 40 芯 ATA 线缆，Windows 会将接口配置为使用 UltraATA-33。如果你将该线缆更换为 80 芯 UltraDMA 线缆并重启系统，Windows 会将接口重新配置为使用 UltraATA-66。你无法显式选择要使用的 UDMA 模式。

Windows 正在使用接口和设备支持的最快 PIO 模式，通常为 PIO-4 (16.7 MB/s)。如果“传输模式”当前设置为“仅 PIO”，你可以通过将“传输模式”设置为“如果可用则使用 DMA”并重启系统来尝试启用 DMA。如果系统重启后设备的“当前传输模式”仍显示为 PIO 模式，则该设备无法在 DMA 模式下使用。请更换为支持 DMA 的设备。

未安装设备。

所有较新版本的 Windows 在启动时会自动禁用 DMA 传输，如果检测到明显的 DMA 问题，则会还原为 PIO 传输。重启系统时无法保持勾选状态的 DMA 复选框，是你的计算机无法正常支持 DMA 的明显迹象。遗憾的是，这种判断支持与否的方法并非万无一失。DMA 可能看起来安装成功，但仍可能出现间歇性问题。以下任何症状都可能（也可能不会）表明存在 DMA 问题：

• 你完全无法访问硬盘，或者注意到文件损坏或丢失。
• 驱动器有时会短暂挂起，或者在文件访问期间似乎时快时慢。
• 键盘或前台应用程序有时会停止响应一小段时间，或者鼠标变得迟钝或无响应。
• Windows 在安装程序的即插即用检测阶段死机。
• Windows 只能在安全模式下启动。
• Windows 关机时间比启用 DMA 之前长得多。

如果出现这些问题中的任何一个，并不一定意味着你的计算机不能使用 DMA。以下是问题的常见原因：

根据 ATA 标准，线缆长度不得超过 18 英寸（0.45 米），但我们经常看到 24 英寸甚至 36 英寸的 PATA 线缆。这些长线缆在高带宽 DMA 模式下可能无法可靠工作，甚至完全无法工作。线缆的质量也差异巨大。你在电脑商店货架上看到的 1.99 美元的线缆，其在高速度下的可靠性往往不如新硬盘附带的线缆。安装硬盘时，务必用驱动器随附的线缆更换旧的 ATA 线缆。如果驱动器没有附带线缆，请单独购买高质量的 DMA 线缆。如果你遇到 DMA 问题，更换质量更好的线缆或许能解决问题。

目前所有的驱动器都能很好地支持 DMA，但一些早期的 UltraATA-33 驱动器没有正确实现 DMA 模式。如果你要将较旧的驱动器重新配置为使用 DMA，请先查看制造商的网站了解该型号的详细信息。部分型号可以使用软件补丁。

一些早期提供的 BIOS 虽然名义上支持 DMA，但实现并不正确。如果你的计算机有更新的 BIOS 版本，下载并安装它可能会解决间歇性的 DMA 问题。如果当前的 BIOS 不支持 DMA，你可能会发现有修订版本可以添加该功能。

SATA 让事情变得简单

与可能使用各种 PIO 和 DMA 模式的 PATA 驱动器和接口不同，SATA 驱动器和接口仅使用 DMA 模式。你无需手动配置设置。如果 SATA 驱动器正在运行，你大可放心它使用的是最佳设置。

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