4. Прямой доступ к памяти

В случае передачи данных в режиме прямого доступа к памяти (ПДП) внешнее устройство связано с памятью непосредственно, минуя внутренние регистры процессора (рис. 2.6). В процессорах с возможностью ПДП имеется специальный вход запроса прямого доступа (DMR), который активизируется внешним устройством для выполнения передачи данных.

При поступлении запроса на ПДП процессор завершает выполнение текущей команды, блокирует свои шины данных, адреса и вырабатывает сигнал разрешения п рямого доступа (DMG), который воспринимается устройством, запросившим ПДП. Процессор после этого переходит в состояние ожидания, а управление передачами информации по шине адреса и шине данных возлагается на контроллер устройства, захватившего шины. Контроллер ПДП становится активным устройством в интерфейсе. В случае передачи блока данных контроллер должен обеспечить выдачу начального адреса, переадресацию памяти после передачи каждого информационного слова и подсчет числа передаваемых слов.

Передача управления обменом процессору после завершения процедуры ПДП выполняется в одних случаях снятием сигнала запроса DMR, в других случаях - при помощи прерывания.

Контроллеры ПДП выполняются в виде программируемых БИС. Перед началом работы системы контроллер ПДП должен быть инициализирован: с помощью сигнала RESET обнуляется счетчик числа передаваемых слов; в соответствующие регистры заносятся начальный адрес зоны памяти для прямого доступа и число передаваемых слов. Обращение к регистрам контроллера ПДП производится процессором так же, как к регистрам внешних устройств в режиме программного обмена по заданным адресам.

Контроллеров ПДП в системе может быть несколько. В этом случае они объединяются, например, дейзи-цепочкой.

В таблице 2.1 представлены инициаторы обмена и управляющие (активные) устройства в рассмотренных выше режимах.

Таблица 2.1

Режим обмена	Инициатор обмена	Управляет обменом (активное устройство)
Программно-управляемая передача данных (адресный обмен)	Процессор	Процессор
Обмен в режиме прерывания программы	Внешнее устройство	Процессор
Прямой доступ к памяти	Контроллер ПДП внешнего устройства	Контроллер ПДП внешнего устройства

3. Интерфейс магистральный параллельный

3.1. Назначение, принцип действия, основные характеристики

Интерфейс магистральный параллельный (МПИ) предназначен для обеспечения информационной, электрической и механической совместимости электронных модулей проектируемых микропроцессорных устройств.

Все ячейки памяти и регистры подключаемых к интерфейсу устройств в совокупности составляют единое адресное пространство. Активный уровень сигналов в интерфейсе низкий (логическая единица "1" - низкий уровень), пассивный уровень высокий (логический ноль "0" - высокий уровень).

Передача адреса и данных осуществляется по мультиплексированной шине АД с разделением во времени. Обмен информацией по шине может осуществляться в одном из следующих режимов: в режиме адресного (программного) одиночного или блочного обмена, в режиме прерывания программы и передачи управления. Частным случаем режима передачи управления является обмен в режиме прямого доступа к памяти.

Единое максимальное адресное пространство может составлять 16 Мб с кратностью 64 Кб. Для адресации регистров устройств используется 8 Кб адресного пространства, которое представляется разрядами А12-А00. При этом остальные разряды адреса А23-А13 должны быть равны "1". Форматы адресов памяти и устройств ввода/вывода (УВВ) представлены на рис. 3.1 (ПЦ – процессор, ВУ – внешнее устройство).

Рис. 3.1. Формат адреса ячеек памяти и устройств ввода/вывода

Информация по шине АД должна передаваться в двоичном позиционном коде. Формат передаваемой информации представлен на рис. 3.2. Скорость передачи составляет 2 Мб/c при одиночном и 5.6 Мб/с при блочном обмене.

Рис. 3.2. Формат передаваемой информации по шине АД

В структуру шин интерфейса входят двунаправленная мультиплексированная шина АД и шина управления. Состав линий связи интерфейса представлен в табл. 3.1, номера контактов соединителя и соответствующие им сигналы - в табл. 3.2.

Рассмотрим назначение линий связи.

1. Линии АД15-АД00 шины АД используются:

- ведущим - для передачи адреса при выборе ведомого;

- ведущим или ведомым - для передачи данных;

- устройствами, получившими разрешение на прерывание, для передачи вектора прерывания процессору.

2. Линии АР23-АР16 используются для расширения адресного пространства при передаче адреса.

3. Сигнал ОБМ на линии "Синхронизация обмена" вырабатывается ведущим. Передний фронт этого сигнала служит признаком выдачи адреса на шину АД. Сигнал ОБМ сохраняет активный уровень до окончания текущего цикла обращения к шине.

4. Передний фронт сигнала ДЧТ на линии "Чтение данных" используется ведущим для извещения ведомого о готовности к приему, а задний фронт - о приеме данных с линий АД.

Таблица 3.1

Наименование линий связи (сигналы)	Обозначение линий (сигналов)	Число линий
Линии передачи адреса и данных	/АД15-/АД00	16
Расширение адреса	/AP23-/AP16	0-8
Чтение данных	/ДЧТ	1
Запись данных	/ДЗП	1
Ответ устройства	/ОТВ	1
Признак “Запись-байт”	/ПЗП	1
Выбор устройства	/ВУ	1
Признак “Блочный обмен - регенерация”	/РГН	1
Запрос магистрали	/ЗМ	1
Дополнительный запрос магистрали	/ЗМД	1
Разрешение на захват магистрали	/РЗМ	1
Дополнительное разрешение на захват магистрали	/РЗМД	1
Подтверждение запроса	/ПЗ	1
Запрос на прерывание	/ЗПР4	1
Запрос на прерывание	/ЗПР5-/ЗПР7	0 - 3
Разрешение прерывания	/ПРР4	1
Разрешение прерывания	/ПРР5 - /ПРР7	0 - 3
Прерывание по внешнему событию	/ПВС	1
Установка	/УСТ	1
Останов	/ОСТ	1
Авария сетевого питания	/АСП	1
Авария источника питания	/АИП	1

Таблица 3.2

Расположение сигналов МПИ в 96-выводном соединителе типа СНП-59

МПИ 96(А)	Наименование сигнала	МПИ 96(В)	Наименование сигнала	МПИ 96(С)	Наименование сигнала
1	ЗЕМЛЯ	1	ЗЕМЛЯ	1	ПИТАНИЕ +5 В
2	ЗЕМЛЯ	2	ЗЕМЛЯ	2	ПИТАНИЕ +5 В
3	РЕЗ (-12В)	3	РЕЗ	3	МПИ ДЗП
4	МПИ ЗПР5	4	РЕЗ	4	МПИ ОТВ
5	МПИ ЗПР6	5	РЕЗ	5	МПИ ДЧТ
6	МПИ АР16	6	РЕЗ	6	МПИ ОБМ
7	МПИ АР17	7	РЕЗ	7	МПИ ПЗП
8	РЕЗ	8	РЕЗ	8	МПИ ЗПР4
9	ПРЕЗ (РАБ)	9	РЕЗ	9	МПИ ПРРП
10	РЕЗ	10	РЕЗ	10	МПИ ПРРИ
11	ТРЕЗ1	11	РЕЗ	11	МПИ ВУ
12	ТРЕЗ1	12	РЕЗ	12	МПИ РЗМП
13	МПИ ЗМ	13	РЕЗ	13	МПИ РЗМИ
14	МПИ ОСТ	14	РЕЗ	14	МПИУСТ
15	МПИ РГН	15	РЕЗ	15	МПИ АД 00
16	ПРЕЗ1	16	ПРЕЗ3	16	МПИ АД 01
17	МПИ АИП	17	РЕЗ	17	МПИ АД 02
18	МПИ АСП	18	РЕЗ	18	МПИ АД 03
19	МПИ АР18	19	РЕЗ	19	МПИ АД 04
20	МПИ АР19	20	РЕЗ	20	МПИ АД 05
21	МПИ АР20	21	РЕЗ	21	МПИ АД 06
22	МПИ АР21	22	РЕЗ	22	МПИ АД 07
23	РЕЗ	23	РЕЗ	23	МПИ АД 08
24	ТРЕЗ2	24	РЕЗ	24	МПИ АД 09
25	ТРЕЗ2	25	РЕЗ	25	МПИ АД 10
26	МПИ ПЗ	26	РЕЗ	26	МПИ АД 11
27	МПИ ЗПР7	27	РЕЗ	27	МПИ АД 12
28	МПИ ПВС	28	РЕЗ	28	МПИ АД 13
29	ПРЕЗ2	29	ПРЕЗ 4	29	МПИ АД 14
30	ПИТАНИЕ +12В	30	РЕЗ	30	МПИ АД 15
31	ЗЕМЛЯ	31	РЕЗ (+12 В бат)	31	ПИТАНИЕ +5 В
32	ЗЕМЛЯ	32	РЕЗ (+5 В бат)	32	ПИТАНИЕ +5 В

5. Сигналом ДЗП на линии "Запись данных" ведущий извещает ведомого о выдаче данных на линии АД.

6. Сигналом ОТВ ("Ответ устройства") ведомый извещает ведущего:

- при записи - о приеме данных с линий АД (в ответ на сигнал ДЗП);

- при чтении - о выдаче данных на линии АД (в ответ на сигнал ДЧТ).

7. Сигнал ПЗП на линии “Запись-байт” выдается ведущим:

- при передаче адреса - для предварительного оповещения ведомого о направлении предстоящей передачи данных ("1" при записи и "0" при чтении);

- при обмене данными - в качестве признака передачи данных ("1" при передаче байта и "0" - слова);

- при блочной записи - как признак записи в течение всего цикла записи.

8. Сигнал ВУ на линии "Выбор устройства" используется:

- в качестве признака обращения к адресуемым регистрам периферийных устройств;

- в качестве признака чтения при блочном чтении.

9. Сигналом ЗМ на линии "Запрос магистрали" активное устройство извещает процессор о необходимости произвести захват магистрали для выполнения адресного обмена.

10. Сигналом РЗМ на линии "Разрешение на захват магистрали" процессор извещает активное устройство, выставившее сигнал ЗМ, о возможности захвата магистрали для выполнения адресного обмена. В каждом устройстве входной сигнал обозначается РЗМП (приёмник) и РЗМИ (источник).

11. Допускается вводить дополнительные сигналы ЗМД и РЗМД, по функциональному назначению аналогичные ЗМ и РЗМ. При этом процессор должен программно маскировать сигналы ЗМ или ЗМД и не выдавать разрешение на захват магистрали по двум запросам одновременно.

12. Сигнал ПЗ на линии "Подтверждение запроса" устанавливается активным устройством, выставившим сигнал ЗМ, после получения РЗМ. Устройство, установившее этот сигнал, становится ведущим на магистрали.

13. Сигналом ЗПР4 на линии "Запрос на прерывание" периферийное устройство извещает процессор о необходимости прерывания текущей программы. Сигналы (линии) ЗПР5-ЗПР7 имеют аналогичное функциональное назначение. Число используемых линий ЗПР определяется типом процессора.

14. Сигналом ПРР4 на линии "Разрешение прерывания" процессор разрешает периферийному устройству, запросившему прерывание, выдать на линии АД адрес вектора прерывания.

15. Передний фронт сигнала ПВС на линии "Прерывание по внешнему событию" вызывает прерывание любой выполняемой процессором текущей программы и программы обработки внешнего прерывания. Этот сигнал не должен вызывать прерывание программы по сигналам аварии питания (АСП или АИП) с переходом по фиксированному адресу вектора на процедуру обработки этого прерывания. Допускается программное маскирование сигнала ПВС.

16. Сигнал УСТ на линии "Установка" выдается:

- с пульта по команде оператора (при необходимости);

- процессором при аварии электропитания или выполнении команды перевода системы в исходное состояние.

По сигналу УСТ все устройства, кроме процессора, приводятся в исходное состояние.

17. Сигнал ОСТ на линии "Останов" прекращает выполнение программы и переводит процессор в режим связи с пультовым терминалом.

18. Сигналом АСП на линии "Авария сетевого питания" блок питания извещает процессор о том, что напряжение первичной системы электроснабжения не соответствует нормам, а сохранение требуемых параметров постоянного напряжения гарантируется не более 4 мс.

19. Сигналом АИП на линии "Авария источника питания" блок питания извещает все устройства о предстоящем выходе параметров постоянного питающего напряжения за допустимые пределы.

20. Сигнал РГН на линии "Блочный обмен-регенерация" вырабатывается ведомым в качестве признака способности к выполнению блочного чтения или блочной записи. В этом случае сигнал РГН повторяет сигнал ОТВ при передаче каждого слова в блоке, за исключением последнего. Отсутствие последнего сигнала РГН является признаком того, что счетчик адресов ведомого заполнен и он может принять (передать) дополнительно только одно слово. Признак необходим при работе с ведущим, способным на передачу блоков большего размера, чем ведомый. Допускается использовать РГН в качестве сигнала выполнения цикла регенерации динамической оперативной памяти. В этом случае сигнал РГН вырабатывается процессором или другим активным устройством.