Реклама

Наш канал:

Таненбаум Э.- Архитектура компьютера. стр.304

Чтобы избавиться от активного ожидания, необходимо, чтобы центральный процессор запускал устройство ввода-вывода, а это устройство после завершения своей работы сообщало об этом процессору с помощью прерывания. Посмотрите на рис. 5.20. Установив бит разрешения прерываний в регистре устройства, программа говорит о том, что ждет от аппаратуры сигнала о завершении работы устройства ввода-вывода. Подробнее мы рассмотрим прерывания далее в этой главе, когда перейдем к вопросам передачи управления.

Во многих компьютерах сигнал прерывания порождается путем логического умножения (И) бита разрешения прерываний и бита готовности устройства. Если в первую очередь (перед запуском устройства ввода-вывода) программно разрешить прерывания, прерывание произойдет сразу же, поскольку бит готовности уже установлен. То есть вероятно сначала нужно запустить устройство, а уже после этого разрешить прерывания. Запись байта в регистр состояния устройства не меняет бита готовности, который может только считываться.

Ввод-вывод с управлением по прерываниям — это большой шаг вперед по сравнению с программируемым вводом-выводом, но все же он далеко не совершенен. Дело в том, что прерывание приходится генерировать для каждого пе редаваемого символа и нужно каким-то образом избавляться от слишком большого числа прерываний.

Решение лежит в возвращении к программируемому вводу-выводу, но только эту работу вместо центрального процессора должен делать кто-то другой. Посмотрите на рис. 5.21. Мы добавили новую микросхему — контроллер прямого доступа к памяти (ПДП), имеющий непосредственный доступ к шине.

Микросхема ПДП имеет по крайней мере 4 регистра. Все они могут загружаться программно центральным процессором. Первый регистр содержит адрес памяти, который нужно считать или записать. Второй регистр содержит количество передаваемых байтов или слов. Третий регистр содержит номер устройства ввода-вывода или адрес в адресном пространстве ввода-вывода, задавая требуемое устройство. Четвертый регистр сообщает, должны ли данные считываться с устройства или записываться на него.

Чтобы записать блок из 32 байт с адреса памяти 100 на терминал (например, устройство 4), центральный процессор записывает числа 32, 100 и 4 в первые три регистра ПДП, а код записи (например, 1) — в четвертый регистр, как показано на рис. 5.21. Контроллер ПДП, инициализированный таким образом, делает запрос на доступ к шине, чтобы считать байт 100 из памяти, точно так же, как если бы этот байт считывал центральный процессор. Получив нужный байт, контроллер ПДП посылает устройству 4 запрос на ввод-вывод, чтобы записать на него байт. После завершения этих двух операций контроллер ПДП увеличивает значение регистра адреса на 1 и уменьшает значение регистра счетчика на 1. Если значение счетчика остается положительным, следующий байт считывается из памяти и записывается на устройство ввода-вывода.

Когда значение счетчика доходит до 0, контроллер ПДП останавливает передачу данных и нагружает линию прерывания на микросхеме процессора. При наличии ПДП центральному процессору остается только инициализировать несколько регистров, после чего он может заниматься чем-нибудь другим, пока передача данных не завершится. При завершении передачи центральный процессор получает сигнал прерывания от контроллера ПДП. Некоторые контроллеры ПДП содержат 2, 3 и более наборов регистров, так что они могут управлять несколькими процессами передачи одновременно.