Организация обмена в вычислительной системе

Подсистема прямого доступа к памяти

Прямой доступ к памяти (ПДП) - Direct Memory Access ( DMA ) - используется для высокоскоростной передачи данных между устройствами ввода-вывода и оперативной памятью без вмешательства ЦП. Типичным примером использования DMA являются контроллеры дисководов и винчестера. В системах IBM PC XT/AT используется контроллер DMA Intel 8237A (рис. 13.5), обеспечивающий четыре 8-битных канала DMA. В IBM PC AT применяется каскадное включение двух контроллеров DMA (рис. 13.6): 8237A, обеспечивающего четыре 8-битных канала, и 8237A-5, обеспечивающего четыре 16-битных канала (см. табл. 13.2).

увеличить изображение
Рис. 13.5. Структура контроллера DMA Intel 8237A

увеличить изображение
Рис. 13.6. Каскадное включение контроллеров в IBM PC AT

В активном цикле обслуживание подсистемы DMA возможно в одном из четырех режимов:

• режим одиночной передачи (Single Transfer Mode);
• режим передачи блока (Block Transfer Mode);
• режим передачи по требованию (Demand Transfer Mode);
• каскадный режим (Cascade Mode).

Для формирования 24-разрядного адреса используется регистр страницы, который определяет старшие биты адреса. Младшие 16 бит задаются регистром базы соответствующего канала контроллера. Такая схема обеспечивает передачу данных в пределах адресного пространства 16 Мбайт.

Для 8-битных каналов DMA регистр страницы определяет биты 16-23 физического адреса, а регистр базы - биты 0-15:

2 	16
3

8	7	 0
5

Для 16-битных каналов DMA используется только 7 бит регистра страницы, определяющих биты 17-23 физического адреса. При этом регистр базы канала задает биты 1-16. Бит A0 всегда выставляется в 0, чтобы гарантировать выровненную передачу слова памяти:

23	17

16	15	8	7	1

0

Подсистема DMA предназначена для работы в двух основных циклах: холостом и активном. Каждый цикл - это совокупность некоторого количества ее состояний. Подсистема DMA может иметь семь состояний, каждое из которых соответствует одному периоду синхронизации:

• SI - неактивное состояние;
• S0 - первое состояние обслуживания подсистемы DMA, возникающее по действительному запросу (DREQ);
• S1, S2, S3, S4 - рабочие состояния;
• SW - состояние ожидания.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие исключительные ситуации могут возникать при работе компьютера?
2. Чем маскируемые прерывания отличаются от немаскируемых?
3. В каком регистре контроллера прерываний сохраняются уровни запросов прерываний, находящиеся на обслуживании?
4. Нарисуйте схему каскадного включения контроллеров прерываний.
5. В каких режимах работы контроллера прерываний подтверждаются лишь запросы с более высоким приоритетом?
6. Нарисуйте схему подсистемы прямого доступа к памяти в архитектуре IBM PC AT.
7. В каких режимах работает контроллер прямого доступа к памяти?
8. Как формируется адрес при передаче слова в режиме DMA?
9. В каких состояниях может находиться подсистема прямого доступа к памяти?