TSAiU_Lektsia_10

Лекция №10. Обмен данными между ЭВМ и внешними устройствами в режиме прямого доступа устройства к оперативной памяти

10.1Принципы организации обмена данными

Режим ПДП – режим прямого доступа к памяти.

Рис. 10.1 Функциональная схема соединения компонентов системы, участвующих в обмене ПДП

ОБМЕН данными в режиме ПДП реализуется за один цикл шины.

ЦИКЛ ШИНЫ — действия, обеспечивающие передачу по системной шине байта или слова данных.

Это максимально достижимая скорость обмена.

Если скорость обмена между памятью и ВУ относительно невелика, то используется один из методов программного обмена.

Втечение любого цикла шины системной магистралью ЭВМ управляет одна из подключенных

кней компонент. Эта компонента в течение данного цикла называется ВЕДУЩЕЙ, а, компонента с которой она взаимодействует, называется ВЕДОМОЙ.

Ведущим, обычно, является ЦП, но и другие устройства ЭВМ, в частности КПДП, могут получить управление магистралью и становятся ведущими. Ведущий всегда управляет ША и ШУ.

При использовании ПДП процессор не участвует в операциях обмена данными.

Управляет обменом КПДП, который формирует все сигналы управления магистралью (т.е. ША и ШУ), необходимые для обмена данными на магистрали.

Чтобы получить управление магистралью, контроллер ПДП формирует сигнал ―ЗАПРОС ШИНЫ‖ процессору.

После завершения текущего цикла шины (а не по завершении текущей команды) ЦП отключается от магистрали ЭВМ. КПДП становится ведущим и остается им до снятия своего сигнала ―ЗАПРОС ШИНЫ‖.

КПДП сам определяет, когда снять сигнал запроса шины.

Он может вернуть управление ЦП после передачи одного байта (слова) данных, а при готовности следующего байта (слова) вновь запросить управление или управлять шиной до завершения передачи всего блока данных.

Если применяется первый способ, то процессор может продолжить свои действия до готовности следующего слова данных.

Запрос шины

ЦП

КПДП

Одиночный обмен Блочный обмен Рис. 10.2. Временная диаграмма работы КПДП и ЦП при обмене данными с памятью

1

сигналов байт данных передается непосредственно между ячейкой ОЗУ и регистром данных интерфейса ВУ.

6.КПДП снимает сигнал запрос шины, и управление возвращается к ЦП.

7.ЦП снимает сигнал разрешение шины и возобновляет управление магистралью. В каждом следующем цикле обмена используется смежная ячейка памяти.

По завершении передачи заданного блока данных контроллер ПДП формирует сигнал конец передачи. Интерфейс ВУ также может устанавливать активный сигнал на линию конец передачи при невозможности ВУ продолжать обмен.

10.4 Программная модель интерфейса внешнего устройства и контроллера

(минимальная конфигурация)

Включает необходимые для управления обменом ПДП элементы КПДП и интерфейса ВУ в минимальном объеме (доступные прикладной программе).

ИНТЕРФЕЙС ВУ должен содержать:

1)регистр управления (РУ),

2)регистр состояния (РС),

3)регистры данных (РД).

РУ интерфейса ВУ позволяет указать:

—типа цикла ПДП по отношению к ВУ (ВВОД во ВУ или ВЫВОД из ВУ),

—момента начала обмена.

Тип цикла ПДП по отношению к ВУ: Вывод из ВУ/ввод во ВУ

Начать ПДП: Разрешено / запрет

Бит ―Тип цикла ПДП‖ программно устанавливается/сбрасывается для указания направления передачи по отношению к ВУ.

Бит "Начать ПДП" служит для инициирования начала обмена ПДП.

Программная установка бита "Начать" приводит к формированию сигнала DREQ, если ВУ готово начать обмен данными. Бит "Начать" сбрасывается сигналом на линии EOP.

РС интерфейса ВУ фиксирует состояние ВУ перед началом обмена данными и в процессе выполнения бмена.

Назначение отдельных разрядов регистра состояния ВУ:

Бит 7 показывает состояние ВУ до начала обмена: 1/0 – готов/не готов.

Бит 1 указывает состояние ВУ в процессе обмена данными: 1/0 – обмен завершен/обмен выполняется. Программная модель КПДП включает: регистр управления (РУ), регистр состояния (РС), регистр счетчик слов или байт (Рсч.) и регистр адреса (РА).

РУ КПДП позволяет:

—Установить режим обслуживания ВУ (блоковая или одиночная передача),

—Указать тип цикла ПДП по отношению к ОЗУ (запись в ОЗУ или чтение из ОЗУ),

3

— Разрешение Работы КПДП для указания момента начала передачи данных в режиме ПДП.

Регистр состояния КПДП показывает состояние завершения обмена: 1/0- завершен/выполняется.

Регистр управления КПДП определяет основные параметры работы контроллера, тип цикла ПДП по отношению к ОЗУ, режим обмена данными, разрешение ПДП.

Бит 7 – 1/0, разрешение/запрет ПДП. Бит 4 – 1/0, блочный/одиночный обмен.

Бит 2 – 1/0- запись в ОЗУ/чтение из ОЗУ.

Регистр адреса используется для указания адреса текущей ячейки памяти, с которой выполняется обмен. До начала обмена заносится начальный адрес ОЗУ.

Регистр счетчик используется для управления длиной массива данных, передаваемого по каналу ПДП.

В каждом цикле обмена содержимое регистра счетчика декрементируется на 1, а содержимое регистра адреса инкрементируется или декрементируется на 1. Когда содержимое регистра счетчика достигает конечного значения (-1), на линии EOP устанавливается активный уровень сигнала, сбрасывается бит ―начать обмен‖ в РУ интерфейса ВУ, в регистре состояния КПДП устанавливается бит ―обмен

завершен‖. Активный уровень сигнала линии EOP может устанавливаться не только КПДП, но и интерфейсом ВУ, если он не может продолжать обмен данными. Специальная процедура завершения должна проверить содержимое регистров КПДП и интерфейса ВУ и предпринять соответствующие действия: вывод сообщения об ошибках или инициирование повторного ввода.

УКПДП есть 2 режима работы:

1.КПДП – ведомое устройство, доступен процессору.

2.КПДП ведущий, недоступен процессору.

Методика запуска обмена данными

Впрограммном режиме работы процессора необходимо:

1.Проверить состояние внешнего устройства (флаг готовности должен быть 1);

2.Записать управляющую информацию в регистры интерфейса ВУ и КПДП:

РУ интерфейсом, тип цикла ПДП по отношению к ВУ;

РУ КПДП, тип цикла ПДП по отношению к ОЗУ;

РА, начальный адрес ОЗУ;

РСч, количество байт для обмена.

4