4. Прямий доступ до пам'яті. Канали прямого доступу до пам'яті і пряме керування шиною.

Прямой доступ к памяти

Передача данных в режиме прямого доступа к памяти (Direct Memory Access, DMA) требуется при обмене данными между оперативной памятью и вы­сокоскоростными устройствами. В режиме прямого доступа периферийное устройство связано с оперативной памятью непосредственно через каналы прямого доступа (каналы DMA), а не через внутренние регистры микропро­цессора. Наиболее эффективным такой режим обмена данными бывает в ситуациях, когда требуется высокая скорость для передачи большого объема информации (например, при загрузке данных в память с компакт-диска).

Для инициализации процесса прямого доступа на системной шине исполь­зуются соответствующие сигналы. Так, устройство, требующее прямой дос­туп к памяти, по одному из свободных каналов DMA обращается к кон­троллеру, сообщая ему путь (адрес), откуда или куда переслать данные, начальный адрес блока данных и объем данных (рис. 5.19). Инициализация обмена происходит с участием процессора, но собственно передача данных осуществляется уже под управлением контроллера DMA, а не процессора.

Для организации прямого доступа в память в компьютерах IBM PC/XT ис­пользовалась одна 4-канальная микросхема DMA i8237, канал 0 которой предназначен для регенерации динамической памяти. Каналы 2 и 3 служат для управления высокоскоростной передачей данных между дисководами гибких дисков, винчестером и оперативной памятью соответственно. Дос­тупным является только канал DMA 1.

Рис. 5.19. Назначение каналов DMA

IBM РС/АТ-совместимые компьютеры имеют уже 7 каналов прямого досту­па к памяти. Как и для контроллеров прерываний, это достигается путем <аскадного включения двух микросхем i8237, интегрированных в микросхе-чу контроллера периферии; одна из линий (канал DMA 4) используется для -олключения каналов DMA О—DMA 3.

Из всех каналов DMA стандартно задействован только канал DMA 2 для гомена данными с дисководом гибких дисков. Каналы DMA 1 и DMA 2 обычно используются звуковыми картами.

Здин канал DMA может использоваться различными устройствами, но не -"^повременно, например, канал DMA 1 — для звуковой карты и стримера. Злнако в этом случае вы не сможете одновременно слушать музыку и запи­сывать данные на ленту.

4. Розподіл системних ресурсів. Поняття Plug and Play.

Конфигурирование PC необходимо для того, чтобы каждый ресурс системы использовался единственным компонентом. Это несложный, но довольно кропотливый процесс.

В рассмотренном примере, как и ожидалось, при инсталляции драйвера сканера HP ScanJet 4p спецификация Plug&Play не помогла — драйвер ин­сталлировался с использованием параметров системных ресурсов, устанав­ливаемых по умолчанию (IRQ 3, I/O 280h), хотя диапазон их возможных значений достаточно широк В результате после перезагрузки операционной системы сканер конфликто­вал с портом COM2 (рис. 32.95). Выбрать альтернативное значение IRQ не представлялось возможным, поскольку свободных линий прерывания в сиетеме не было. Единственным, на наш взгляд, правильным решением было удалить из системы порт COM2, который, к тому же, не использовался. Удаление этого порта из текущей конфигурации компьютера с помощью средств окна Свойства: Система почему-то не дало положительного резуль­тата: хотя конфликты обнаружены не были, сканер все равно не работал. Поэтому порт COM2 мы отключили в CMOS Setup компьютера.

Получить информацию об установленных и возможных значениях систем­ных ресурсов карты интерфейса сканера можно в окне Свойства: Symbios Logic 53C400A (HP Version) SCSI...

На этом примере мы показали один из возможных вариантов выхода из си­туации, когда простой установкой альтернативного значения системного параметра нельзя было разрешить конфликт. Однако такие случаи встреча­ются сравнительно редко. Обычно для разрешения конфликта достаточно альтернативных значений системных параметров.

В зависимости от конкретной модели интерфейсной карты сканера на­стройка ее системных параметров может осуществляться либо программно (так называемые карты стандарта Plug&Play), либо аппаратно (с помощью джамперов — небольших перемычек), т. е. путем соединения пар контактов схемы. В руководстве пользователя обычно приводится таблица положения джамперов для различных вариантов конфигурации устройства. Иногда для этой цели применяются DIP-переключатели — небольшие контактные пе­реключатели, как правило, ползункового типа. Некоторые производители защищают переключатели от непреднамеренного воздействия специальной прозрачной предохранительной крышкой из пластика.

Способ настройки (конфигурирования) карты интерфейса можно выбрать, прочитав техническое описание (руководство пользователя). Некоторые про­изводители часто помещают информацию об этом непосредственно на упа­ковке изделия.

Конечно, программное конфигурирование предпочтительнее, поскольку не надо ломать голову над тем, как установить джамперы на картах расшире­ния, чтобы все устройства системы "жили в мире и согласии". Процесс кон­фигурирования карт с помощью джамперов немного сложнее, т. к. каждый раз для изменения значений тех или иных системных ресурсов необходимо выключать компьютер, вскрывать корпус, выполнять соответствующие пе­реключения на карте и порой повторять инсталляцию программного обес­печения.

Карт интерфейсов, требующих аппаратной настройки параметров, становит­ся все меньше, особенно после появления спецификации Plug&Play для персональных компьютеров. Если вы являетесь обладателем интерфейсной карты, поддерживающей эту спецификацию, то беспокоиться по поводу не­правильной установки указанных параметров, как правило, не стоит. Сис­тема должна сама определить свободные ресурсы и корректно сконфигури­ровать карту интерфейса сканера и другие PnP-устройства. Ваше вмешательство потребуется лишь в том случае, когда в системе будут отсут­ствовать свободные ресурсы или когда они не будут совпадать с диапазоном возможных значений для вашей карты.

После успешного завершения процесса конфигурирования системы выклю­чите компьютер и закройте крышку системного блока.

Plug&Play

Современные микросхемы BIOS поддерживают так называемый стандарт Plug&Play ("Подключай и работай"). В BIOS, поддерживающих этот стан­дарт, включено 13 дополнительных системных функций, используемых опе­рационной системой PC.

Стандарт Plug&Play (рис. 9.4), разработанный корпорацией Intel, позволяет системам и адаптерам, поддерживающим его, автоматически настраивать друг друга.

Все устройства PC (карты расширения, клавиатура, мышь и др.) используют определенное адресное пространство, требуют для себя линии прерываний (IRQ), каналы прямого доступа (DMA) и адреса ввода/вывода (I/O). По ме­ре увеличения количества устройств заметно усложняется задача грамотного распределения ресурсов PC. Стандарт Plug&Play разработан для автоматиче­ского распознавания и согласования всех изменений в конфигурации PC, тогда пользователю не надо переустанавливать джамперы и вручную распре­делять ресурсы. В реализации стандарта Plug&Play принимают участие:

• Аппаратные средства

• BIOS

• Операционная система

Аппаратные средства, поддерживающие стандарт Plug&Play, информируют BIOS и операционную систему о необходимых им ресурсах и, в свою оче­редь, самонастраиваются на основании полученной информации.

В BIOS возможности Plug&Play реализуются в процессе выполнения про­граммы проверки системы (POST). BIOS распознает установленные аппа­ратные средства, подключенные к материнской плате и адаптерам PC, ана­лизирует распределение ресурсов этих устройств, считывает информацию, содержащуюся в ROM подключенных устройств, настраивает адаптеры Plug&Play.

Операционная система, поддерживающая технологию Plug&Play (например, Windows 95/98), берет на себя управление всеми внешними устройствами, загружая соответствующие драйверы. Кроме того, операционная система сообщает о конфликтах устройств, которые не были устранены BIOS. С по­мощью операционной системы можно настроить параметры адаптеров вручную (с экрана монитора) или после изменения положения джамперов на картах расширения. Стандарт Plug&Play поддерживают операционные системы Windows 95/98, Windows NT и др.