Прямой доступ к памяти
Когда пересылаются большие объемы данных, требуется более эффективный способ ввода/вывода- прямой доступ к памяти (ПДП). ПДП предполагает наличие в системной шине дополнительного модуля- контроллера прямого доступа к памяти (КПДП), способного брать на себя функции ЦП по управлению системной шиной и обеспечивать прямую пересылку информации между ОП и ВУ, без участия ЦП. КПДП- это и есть модуль ввода/вывода, реализующий режим прямого доступа к памяти.
Если ЦП желает прочитать или записать блок данных, он прежде всего должен поместить в КПДП информацию, характеризующую предстоящее действие. Этот процесс называется инициализацией КПДП и включает в себя занесение в контроллер следующих четырех параметров:
Вида запроса (чтение или запись);
Адреса устройства ввода/вывода;
Адреса начальной ячейки блока памяти, откуда будет извлекаться или куда будет вводиться информация;
Количества слов, подлежащих чтению или записи.
ЦП
ШУ
ШД
ША
Основная память
Внешнее устройство
Внешнее устройство
Счетчик данных
Регистр данных
Регистр адреса
Логика управления
КПДП
Первый параметр определяет направление пересылки данных: из ОП в ВУ или наоборот. За исходную точку обычно принимается память, поэтому под чтением понимают считывание данных из ОП и выдачу их на устройство вывода, а под записью- прием данных из устройства ввода и запись в ОП. Вид запроса запоминается в схеме логики управления контроллера.
К КПДП обычно могут быть подключены несколько ВУ, а адрес УВВ конкретизирует, какое из них должно участвовать в предстоящем обмене данными. Этот адрес запоминается в логике управления КПДП.
Третий параметр- адрес начальной ячейки- хранится в РА контроллера. После передачи каждого слова содержимое РА автоматически увеличивается на 1, т.е. в нем формируется адрес следующей ячейки ОП.
Размер блока в словах заносится в счетчик данных контроллера. После передачи каждого слова содержимое счетчика данных автоматически уменьшается на 1. Нулевое состояние счетчика данных свидетельствует о том, что пересылка блока данных завершена.
После инициализации процесс пересылки информации может быть начат в любой момент. Инициаторами обмена вправе выступать как ЦП, так и ВУ. Устройство, желающее начать ввод/вывод, извещает об этом контроллер подачей соответствующего сигнала. Получив такой сигнал, КПДП выдает в ЦП сигнал «Запрос ПДП». В ответ ЦП освобождает шины адреса и данных, а также те линии шины управления, по которым передаются сигналы, управляющие операциями на шине адреса (ША) и шине данных(ШД). К таким относятся линии ЧтЗУ, ЗпЗУ, Выв, Вв и линия выдачи адреса на ША. Далее ЦП отвечает контроллеру сигналом «Подтверждение ПДП», который для последнего означает, что ему делегированы права на управление системной шиной и можно приступить к пересылке данных.
Процесс пересылки каждого слова блока состоит из 2 этапов.
При выполнении операции чтения на первом этапе КПДП выставляет на шину адреса содержимое РА (адрес текущей ячейки ОП) и формирует сигнал ЧтЗУ. Считанное из ячейки ОП слово помещается на шину данных. На втором этапе КПДП выставляет на ША адрес устройства вывода и формирует сигнал Выв, который обеспечивает передачу слова с шины данных в ВУ.
При выполнении операции записи КПДП сначала выдает на шину данных адрес устройства ввода и формирует сигнал Вв, по которому введенные данные поступают на ШД. На втором этапе КПДП помещает на ША адрес ячейки ОП, куда должны быть занесены данные, и выдает сигнал ЗпЗУ. Этим сигналом информация с ШД записывается в ячейку ОП.
Как при чтении так и при записи происходит буферизация пересылаемого слова в РД контроллера. Буферизация сводится к тому, что после первого этапа слово с ШД заносится в РД, а перед вторым- возвращается из РД на ШД.
После пересылки каждого слова логика управления прибавляет 1 к содержимому РА (формирует адрес следующей ячейки ОП) и уменьшает на 1 содержимое СД (ведет подсчет переданных слов).
Когда пересылка завершена (при нулевом значении в СД), КПДП снимает сигнал «Запрос ПДП», в ответ на что ЦП снимает сигнал «Подтверждение ПДП» и вновь берет на себя управление системной шиной, т.е. ЦП вовлечен в процесс ввода/вывода только в начале и в конце передачи.