4.7.6. Прямой доступ к памяти
Обмен данными в режиме прямого доступа к памяти (ПДП) позволяет осуществлять быстрый обмен данными непосредственно между основной памятью ЭВМ и интерфейсом ввода-вывода без участия процессора, что экономит его временной ресурс. Обычно в таком режиме проводится обмен с внешними запоминающими устройствами, например, с накопителями на магнитных дисках. Обменом в режиме прямого доступа к памяти управляет не программа, выполняемая процессором, а устройство, называемом контроллером прямого доступа к памяти.
При необходимости осуществления сеанса прямого доступа к памяти контроллер ПДП посылает процессору сигнал "требование прямого доступа". Процессор, получив этот сигнал, завершает цикл обращения к каналу ЭВМ и приостанавливает выполнение очередной команды, не дожидаясь ее завершения. После этого выдает в контроллер ПДП сигнал "предоставление прямого доступа" и отключается от шин системного интерфейса. С этого момента все шины канала ЭВМ управляются контроллером ПДП. Таким образом осуществляется захват управления шинами ЭВМ. Контроллер ПДП, используя адресные шины, шины данных и управления ЭВМ, самостоятельно формирует адрес соответствующей ячейки памяти и выполняет пересылку данных из ВУ в память или из ячейки памяти в ВУ, он также ведет подсчет числа переданных байтов или слов. После завершения обмена управление возвращается процессору ЭВМ.
Передача информации в режиме ПДП может вестись как большими блоками информации, так и малыми порциями, вписывая их в промежутки между циклами обращения процессора к каналу. Захват контроллером ПДП циклов управления шинами ЭВМ для работы с ее памятью, конечно, замедляет выполнение процессором основной программы, хотя при правильной организации работы процессора во время цикла ПДП он может не приостанавливать полностью свою работу, а выполнять операции, не связанные с обращением к памяти по шинам данных и адреса. Заметим, что в режиме прямого доступа к памяти контроллер ПДП должен обеспечить выполнение регенерации динамической памяти ОЗУ. Режим прямого доступа к памяти позволяет гораздо более эффективно использовать время процессора при обмене большими блоками информации.
4.7.7. Подключение внешних устройств
На основе микроЭВМ производится построение контрольно-измерительных систем, систем управления технологическими процессами, контроллеров периферийных устройств, бытовых приборов и игровых автоматов. Примером может служить программируемый контроллер "Ломиконт".
Подключение регистров внешних устройств в системе с раздельными шинами адреса и данных существенно проще и реализуется по следующей функциональной схеме представленной на рис. 4.53. Устройство сопряжения с объектом управления может содержать несколько параллельных регистров вывода для хранения выходных данных. Разряды выходных регистров подключаются к объектам управления для дискретного управления ИМ. Для формирования выходного аналогового сигнала на выходе регистра может быть установлен ЦАП.
Адрес регистра, к которому производится обращение, поступает на дешифратор адреса и сигналов управления. Дешифратор вырабатывает сигнал (строб) записи или строб чтения для конкретного регистра, если выставленный адрес совпадает с адресом (номером) регистра (устройства) и присутствует управляющий сигнал записи (вывод) или чтения (ввод) в шине управления. Строб записи поступает на вход записи (синхронизации) соответствующего регистра. Строб чтения поступает на управляющий вход (Е) микросхемы передатчика (ВД), разрешая передачу данных с входа передатчика в шину данных. Дешифратор формирует также сигналы квитирования, которые поступают в шину управления и информируют процессор о завершении цикла обмена
Вход данных каждого регистра подключен к шине данных. При записи данных в выходной регистр, процессор выставляет в шине адреса адрес регистра, в шине данных – данные, выводимые в регистр, и с задержкой - сигнал вывод (запись) в шине управления. Дешифратор при получении адреса и сигнала вывода вырабатывает строб записи. По стробу записи данные из шины данных заносятся в адресуемый регистр.
Входные данные от дискретных датчиков, как правило, не хранятся в регистрах и поступают непосредственно на вход передатчика (виртуальный входной регистр). При чтении процессор устанавливает адрес и с задержкой - сигнал "Ввод". Дешифратор вырабатывает сигнал (строб) включения передатчика, данные поступают в шину данных и считываются процессором.
Для ввода аналоговых сигналов в устройство сопряжения с объектами (УСО) входит АЦП. Обычно используется один АЦП, выход которого подключен к своему передатчику. Для ввода нескольких аналоговых сигналов на входе АЦП устанавливается коммутатор аналоговых сигналов, управляемый от выходного регистра. Сигнал о готовности АЦП обычно подключают к одному из разрядов виртуального входного регистра состояния (передатчика), чтение которого позволяет процессору определить готовность АЦП к обмену. При вводе быстро меняющихся аналоговых сигналов между коммутатором и АЦП устанавливается управляемое от выходного регистра устройство выборки-хранения (УВХ), которое замораживает входной аналоговый сигнал на время преобразования в АЦП. Некоторые АЦП можно подключать непосредственно к шине данных. В этом случае оно должно иметь выход с 3 состояниями и вход управления передачей. Более сложные УСО позволяют управлять диапазонами входных и выходных аналоговых сигналов, для чего они имеют в своем составе управляемые делители сигналов.
В качестве регистров выходных данных и приемопередатчиков (виртуальных входных регистров) в устройствах (платах) сопряжения с объектами (УСО) целесообразно использовать микросхемы программируемого параллельного интерфейса (микросхемы ППИ).
