Обмен в режиме прямого доступа в память

Для резкого повышения скорости обмена при пересылке больших массивов данных используется обмен в режиме прямого доступа в память (ПДП) или DMA (Direct Memory Access), особенностью которого является аппаратное управление процессом обмена.

Сущность этого метода заключается в том, что процессор, как устройство, управляющее обменом, заменяется специальным контроллером ПДП, который обеспечивает генерацию необходимых адресов, сигналов управления и контроль за окончанием процесса пересылки. Все эти функции выполняются аппаратным путем за минимальное время.

Упрощенная структура стандартного ИФ для реализации обмена в режиме ПДП приведена на рис.4.5.

В этом случае сигналы с выходов флаговых триггеров ПВВ поступают в качестве сигналов запроса режима ПДП на контроллер, который формирует общий сигнал запроса режима ПДП, называемый сигналом захвата HOLD (Hold). Сигнал HOLD поступает в процессор, требуя обслуживания возникшего запроса на режим ПДП. Поскольку процессор не участвует в реализации этого обмена и его состояние не изменяется, то он прекращает выполнение программы, не дожидаясь завершения выполняемой команды, то есть практически мгновенно после завершения текущего машинного такта.

При переходе к обслуживанию режима ПДП процессор прежде всего отключается о шин адреса, данных и управления, переводя соответствующие выходы в высокоимпедансное состояние. После этого он выдает сигнал подтверждения захвата HLDA (Hold Acknowledge), поступающий в контроллер ПДП. Сигнал HLDA подтверждает, что процессор отдал свои шины в распоряжение контроллера ПДП, который может начинать управление обменом данными. По этому сигналу контроллер ПДП формирует выходной сигнал DACK (DMA Acknowledge), выбирающий ПВВ, соответствующий активному запросу. При одновременном активировании нескольких запросов контроллер ПДП выбирает порт, соответствующий активному запросу с наивысшим приоритетом.

После этого контроллер ПДП начинает управление обменом. При этом выдает на шину адреса адрес ЯП, с которой осуществляется обмен, и генерирует пару управляющих сигналов MEMR – IOR или IOR – MEMR в зависимости от направления пересылки данных. В результате данные извлекаются из источника и помещаются в приемник информации. Расход времени на пересылку одного элемента данных не превышает длительности одного машинного цикла. После пересылки заданного количества элементов данных контроллер ПДП снимает сигнал захвата HOLD, что приводит к снятию сигнала HLDA процессором микроЭВМ. После этого процессор подключается к шинам адреса, данных и управления и продолжает выполнение программы с точки захвата.

Вложенное обслуживание запросов на режим ПДП не допустимо. Поэтому, если во время обслуживания одного запроса возникает запрос с большим приоритетом, то его обслуживание откладывается до завершения текущего обслуживания.

Эффективность обмена в режиме ПДП особенно велика при обмене данными со стандартными накопителями ЭВМ: накопителями на магнитных дисках и магнитных лентах. Недостатком обмена в режиме ПДП является усложнение ИФ.

Выбор метода обмена данными определяется спецификой внешних устройств. Однако, для упрощения ИФ всегда целесообразно выбирать более простые методы обмена, удовлетворяющие поставленной задаче.

Дата добавления: 2015-08-09