Режим прямого доступа к памяти.
DMA (Direct memory access). ПДП – метод обмена данными периферийного устройства с памяти без участия процессора.
Программно-управляемый обмен (PIO mode):
При обычном программном обмене для пересылки данных из порта в память выполняются следующие шаги:
Процессор генерирует цикл чтения порта, доставляет адрес порта и сигнал чтения порта. Данные из порта считываются процессором во внутренний шинный буфер.
процессор генерирует цикл записей в память, выставляя адрес ячейки памяти, и управляющий сигнал запись в память (MEMWR).
Эти шаги автоматически повторяются с изменением адреса памяти.
Процессор во время PIO mode все время занят. Это является недостатком этого обмена. В режиме DMA процессор инициирует контроллер DMA, который будет выполнять обмен.
Основные функции контроллера DMA:
Определяет приоритет запроса на прерывание.
Прерывает рабочую программу процессора.
Прерывает программы обслуживания обмена информации внешних устройств с младшим приоритетом.
Вырабатывает сигнал разрешения обмена и адресует внешние устройства.
Определяет режим записи или чтения.
Восстанавливает ход рабочей программы процессора по окончанию обмена.
Для интерфейса периферийного устройства (ПУ) каждый канал DMA представляет из себя 2 сигнала:
DRQ – запрос обмена.
-
подтверждение
В режиме DMA процессор только инициирует контроллер. После этого обменом заняты только системная шина и контроллер. Если режим обмена не занимает всю пропускную способность шины, то процесс может выполнять другие задачи.
Цикл передачи данных из порта в память в режиме DMA:
по сигналам DRQ контроллер DMA запрашивает управление шиной и дожидается представления управления от процессора;
контроллер выставляет адрес ячейки памяти и формирует управляющий сигнал (
).
Для того чтобы по сигналу чтения порта
не произошло ложного чтения порта,
адрес которого совпадает с адресом
памяти, в цикле DMA контроллер с высоким
уровнем сигнала AEN запрещает порта
дешифратора адреса;повторяются шаги 1 и 2 для каждого сигнала DRQ.
Временная диаграмма передачи данных из порта в память в режиме DMA.
Взаимодействие программ с периферийными устройствами.
Способы передачи потока данных.
Открытая архитектура позволяет использовать различные адаптеры расширения, подключаемые к стандартным внешним интерфейсам. Обычно программы общаются с адаптерами через инструкции обращения к портам ввода-вывода, через прерывания, через DMA.
Выбор метода взаимодействия определяется: требованиями пропускной способности, времени отклика на событие, происходящее в адаптере, допустимой загрузкой процессора.
Существуют такие высокоскоростные режимы программного обмена при котором процессор может пересылать данные между портами и памяти затрачивая минимальное количество фактов системной шины.
Так как внешнее устройства работают медленнее, чем процессы, то контроллер интерфейса должен притормаживать скорость информации, которая оперделяется режимом обмена.
PIO mode |
t цикла, нс |
v передачи, Мб/с |
Интерфейс |
0 |
600 |
3,3 |
ATA |
1 |
383 |
5,2 |
ATA |
2 |
240 |
8,3 |
ATA |
3 |
180 |
11,1 |
Fast |
4 |
120 |
16,6 |
ATA-2 |
5 |
90 |
22,2 |
ATA-2 |
0 – 2: Синхронизация с внешним устройством не предусмотрена.
3 – 5: Синхронизация с внешним устройством предусмотрена.
Инициализация и синхронизация.
Инициатором обмена могут выступать:
сама программа;
внешние устройства;
Метод обмена Polling (поллинг).
Программа ожидает события в периферийном устройстве периодически проверяя его регистр состояния, такой обмен по опросу готовности. Выполнение процессором пустых тактов.
Используются аппаратные прерывания, вырабатываемые устройством, по событиям, требующим взаимодействия с программой. Время реакции зависит от большого количества факторов включая режим работы процессора.
Поллинг – опрос готовности устройства по периодическим прерываниям. Устройство, которое готово к обмену обслуживается, которое не готово пропускается до следующего прерывания, при этом процессор может выполнять свои задачи.
Активное использование прерываний характерно только для многозадачных операционных систем.