Файл: Программа для эвм это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.docx

31.Организация прямого доступа к памяти в микропроцессорной системе.

Прямойдоступкпамяти (ПДП) является одним из способов обмена данными с ПУ. В этом режиме обмен данными между ПУ и памятью микропроцессорной системы происходит без участия процессора. Обменом в режиме ПДП управляет не программа, выполняемая процессором, а внешнее по отношению к процессору специальное устройство, называемое контроллеромПДП(КПДП). ПДП используется для быстрого ввода/вывода блоков данных и разгрузки процессора от управления операциями ввода/вывода. Обмен блоками данных с помощью программно-управляемого обмена осуществляется относительно медленно, так как на обмен каждым байтом затрачивается несколько команд процессора. ПДП освобождает процессор от управления операциями ввода/вывода, позволяя тем самым

осуществлять параллельно во времени выполнение процессором программы и обмен данными между ПУ и памятью;

производить этот обмен со скоростью, ограниченной только пропускной способностью памяти или ПУ.

Таким образом, ПДП, разгружая процессор от обслуживания операций ввода/вывода, способствует возрастанию общей производительности микропроцессорной системы.

Для реализации режима ПДП необходимо обеспечить непосредственную

---

связь контроллера ПДП и памяти микропроцессорной системы, т.е. специальный информационный канал, по которому осуществляется обмен в режиме ПДП, – каналПДП. Для этой цели можно использовать специально выделенную магистраль, связывающую контроллер ПДП с памятью. Однако это приведет к значительному усложнению микропроцессорной системы в целом, особенно при подключении нескольких ПУ. Поэтому с целью сокращения количества линий в шинах микропроцессорной системы контроллер ПДП подключается к памяти посредством шин системной магистрали. При этом возникает проблема совместного использования шин системной магистрали процессором и контроллером ПДП. Можно выделить два основных способа ее решения:

реализация обмена в режиме ПДП с захватом цикла;

реализация обмена в режиме ПДП с блокировкой процессора. Режим ПДП с захватом цикла

Существует две разновидности прямого доступа к памяти с захватом цикла. Наиболее простой способ организации ПДП состоит в том, что для обмена используются те циклы процессора, в которых он не обменивается данными с памятью. В такие циклы контроллер ПДП может обмениваться данными с памятью, не мешая работе процессора. Однако возникает необходимость

---

выделения таких циклов, чтобы не произошло временного перекрытия обмена ПДП с операциями обмена, инициируемыми процессором. В некоторых процессорах формируется специальный управляющий сигнал, указывающий циклы, в которых процессор не использует память. Если процессор не формирует такого сигнала, то для выделения свободных циклов необходимо применение в контроллере ПДП специальной схемы, что приводит к его усложнению. Применение этого способа организации ПДП не снижает производительности системы, но при этом обмен в режиме ПДП возможен только в случайные моменты времени одиночными словами.

Наиболее распространенным является ПДПсзахватомциклаипринудительнымотключениемпроцессораотшинсистемноймагистрали. Для реализации такого режима ПДП системная магистраль дополняется двумя управляющими сигналами – требованиепрямогодоступакпамятиHOLD и предоставлениепрямогодоступакпамятиHLDA.

Управляющий сигнал HOLD формируется контроллером ПДП. Процессор, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей команды, не дожидаясь ее завершения, отключается от шин системной магистрали и выдает контроллеру ПДП управляющий сигнал

---

HLDA. С этого момента все шины системной магистрали управляются контроллером ПДП. Контроллер ПДП, используя шины системной магистрали, осуществляет обмен одним словом данных с памятью и затем, сняв сигнал HOLD, возвращает управление системной магистралью процессору. Как только контроллер ПДП будет готов к обмену следующим словом данных, он вновь захватывает цикл процессора и т.д. В промежутках между захватами циклов контроллером ПДП процессор продолжает выполнять команды программы. Тем самым выполнение программы замедляется, но значительно в меньшей степени, чем при обмене в режиме прерывания.

Передача блока данных с использованием ПДП предполагает выполнение определенной последовательности действий (рис. 42):

1. 
   начальная установка (предварительная подготовка) контроллера ПДП;
   
2. 
   запуск контроллера ПДП;
   
3. 
   многократное занятие цикла процессора;
   
4. 
   завершение обмена.
   
5. 
   
   

Рисунок 42 – Передача блока данных с использованием ПДП

Программа используется только для начальной установки и пуска обмена через канал ПДП. После этого процессор может выполнять основную программу, которая не связана с обменом. Во время выполнения этой

---

программы каждый раз при поступлении запроса на ПДП контроллер ПДП будет занимать цикл процессора и осуществлять передачу. После окончания обмена для передачи управления программе завершения обмена в режиме ПДП используется прерывание. Затем основная программа может быть продолжена.

Начальная подготовка к обмену в режиме ПДП состоит в выделении ПУ области памяти, используемой при обмене, и указании ее размера, т.е. количества записываемых в память или читаемых из памяти слов информации. Для этого контроллер ПДП имеет в своем составе регистр адреса и счетчик слов. Перед началом обмена с ПУ в режиме ПДП процессор должен выполнить

программу загрузки, которая обеспечивает запись в указанные регистры контроллера ПДП начального адреса выделенной ПУ области памяти и ее размера в словах заданной разрядности.

Запуск контроллера ПДП осуществляется командой вывода, по которой ПУ подключается к контроллеру ПДП. После команды пуска контроллера ПДП должна быть команда разрешения прерывания. В дальнейшем ввод блока данных через канал ПДП осуществляется без участия команд программы.

Когда ПУ подготовит слово данных, оно посылается в

---