16. Обмен информацией между элементами в микропроцессорных системах. Режим прямого доступа к памяти. Арбитр магистрали.
1
ый
вариант обмена:
обмен
МП с внешним устройством по инициативе
микропроцессора
Такой способ обмена применяется там, где нет высоких требований к динамике и малый объем данных, подлежащих обмену. По мере необходимости процесс посылает запрос к внешнему устройству и ждет появления сигнала, подтверждающего готовность внешнего устройства к обмену, после чего происходит обмен.
Недостаток: надо ждать из-за циклов ожидания ВУ, достоинство: простота реализации.
2ой вариант обмена: обмен МП с внешним устройством по инициативе внешнего устройства.
П
о
мере готовности данных внешнее устройство
выставляет запрос на прерывание.
Процессор сохраняет свое текущее
состояние и переходит к выполнению
программы обмена. Выставляет сигнал
подтверждения и производится обмен.
3ий вариант обмена: обмен информации между внешними устройствами по инициативе внешних устройств.
В
этом случае активное внешнее устройство
(устройство, способное разворачивать
временную диаграмму обмена) выставляет
запрос на захват магистрали. Процессор
дает подтверждение захвата и переводит
все свои выводы в 3-тье состояние, после
чего активное внешне устройство
разворачивает всю временную диаграмму
обмена и по завершению освобождает
магистраль.
Прямой доступ к памяти. (DMA – direct memory access)
Режим прямого доступа к памяти используется, когда необходимо произвести пересылку большого объема данных между ОЗУ и внешним устройством. Реализация такой пересылки с помощью программы обмена требует выполнения множества команд передачи байт или слова. Соответственно требуется память для хранения программы, и ее выполнение занимает относительно много времени. В большинстве современных процессоров такие пересылки осуществляются с помощью контролера ПДП. Например, если внешнему устройству требуется передать массив данных в ОЗУ, оно оставляет запрос на прямой доступ к памяти, контролер ПДП обрабатывает его и выполняет обмен информации. Перед использованием контролера ПДП его необходимо запрограммировать. Необходимо сообщить адрес источника информации, адрес получателя и количество передаваемой информации.
Арбитр магистрали (AM).
В
каждый момент времени на магистрали
допускается в наличии только одно
активное устройство. В простейших
системах этим устройством является МП.
В более сложных системах с множеством
активных систем, магистраль распределяется
между ними в соответствии с приоритетными
соглашениями. Эту задачу решает арбитр
магистрали.
Временная диаграмма:
В момент времени to внешнее устройство выставляет запрос на заполнение магистрали.
t1-t0 – время реакции арбитра магистрали на запрос
t1-t2 – время реакции внешнего устройства на сигнал разрешения.
С момента времени t2 внешнее устройство выставляет сигнал АСК, сообщая арбитру о получении сигнала ПДП и готовности к обмену. С этого момента внешнее устройство анализирует сигнал занятости шины BBSY. t3-t4 – время реакции внешнего устройства на смену состояния сигнала BBSY.
В момент времени t4 внешнее устройство снимает сигнал АСК и устанавливает сигнал BBSY. Начинается обмен информации, который заканчивается в момент времени t5.