Каналы прямого доступа к памяти

Передача данных в режиме прямого доступа к памяти (DМА) требуется при обмене данными с высокоскоростными устройствами. В режиме прямого доступа периферийное устройство связано с оперативной памятью непосредственно, а не через внутренние регистры микропроцессора. Наиболее эффективен такой режим в ситуациях, когда требуется высокая скорость передачи данных (например, при их загрузке в память с гибкого диска или СD-RОМ). Для инициализации процесса прямого доступа на системной шине используются соответствующие сигналы. Так, устройство, требующее прямого доступа к памяти по одному из свободных каналов DМА, обращается к контроллеру, сообщая ему путь (адрес), по которому переслать данные, начальный адрес блока данных и объем. Инициализация контроллера осуществляется с участием процессора, а собственно обмен данными про­исходит уже без него и под управлением контроллера DМА.

Порты ввода/вывода

Любое устройство компьютера (в том числе контроллеры, установленные на картах расширения или материнской плате), за исключением оперативной памяти, рассматривается центральным процессором как периферийное. Обмен данными между процессором и периферийными устройствами осуществляется через порты ввода/вывода, которые непосредственно подключены к шине ввода/вывода компьютера. Конструктивно порт ввода/вывода — это буферное устройство или регистр устройства (контроллера, цифрового сигнального процессора и т. п.).

Для корректного обмена данными между аппаратными компонентами компьютера каждому порту ввода/вывода присваивается свой уникальный шестнадцатеричный номер (адрес порта) По аналогии с почтой, для того чтобы письмо дошло до получателя, на конверте должен быть правильно указан его адрес.

Адресное пространство портов ввода/вывода не совпадает с адресным пространством памяти, что дает возможность иметь полный объем памяти и полный набор портов ввода/вывода.

Отметим, что для организации обмена данными периферийные устройства могут использовать несколько портов ввода/вывода. Иногда их количество может достигать нескольких десятков. Например, контроллер параллельного интерфейса, к которому обычно подключается принтер, имеет три регистра, адресуемых через свои порты ввода/вывода: регистр данных, регистр состо­яния и регистр управления. Контроллер последовательного интерфейса имеет 10 регистров, адресуемых через 7 портов ввода/вывода.

Адресация портов осуществляется центральным процессором при выполнении той или иной программы. Чтобы исключить необходимость указания адреса каждого порта ввода/вывода при программировании, а также для оперативного их изменения в зависимости от конкретной конфигурации компьютера используется базовый адрес порта ввода/вывода.

Базовый адрес присваивается каждому периферийному устройству и соответствует младшему адресу из группы портов (обычно адресу порта ввода/вывода регистра данных). Адресация остальных портов периферийного устройства происходит путем задания смещения относительно базового адреса (увеличения его на целое число). Например, для адресации порта регистра состояния контроллера параллельного интерфейса необходимо значение базового адреса порта LPT увеличить на единицу.

Следует помнить, что под базовым адресом порта ввода/вывода понимается весь диапазон адресов портов ввода/вывода периферийного устройства.

Программой BIOS зарезервированы диапазоны адресов портов ввода/вывода стандартных аппаратных компонентов компьютера, которые не могут быть использованы другими периферийными устройствами.

Так, под интерфейс LPT1 резервируется диапазон адресов 378h — 37Fh, в пределах которого можно выбирать базовый адрес порта ввода/вывода для устранения конфликтов на аппаратно-программном уровне.

Диапазон адресов 200h — 207h зарезервирован под игровой порт для джойстика, хотя фактически из восьми адресов обычно используется только один — 200h или 201h. Подобная ситуация характерна и для других устройств.

Изменение базового адреса порта ввода/вывода может осуществляться с помощью джамперов на карте контроллера (материнской плате) либо программно. Однако не всегда можно изменить базовый адрес стандартных компонентов — это зависит от конкретной реализации аппаратной части компьютера. В настоящее время широкое распространение получили материнские платы, на которые интегрированы все стандартные контроллеры (дисков и интерфейсов). При этом управление системными ресурсами компьютера осуще­ствляется в ROM BIOS через CMOS Setup, как правило, не предлагающий альтернативных вариантов базового адреса портов ввода/вывода.

Диапазон адресов портов ввода/вывода 300h— 31Fh предназначается для так называемых карт прототипов (prototype cards), разработанных независимыми производителями.

Дата добавления: 2014-01-11