Архитектура ввода и вывода. DMA(Direct memory access). Предмет : Архитектура компьютера. Выполнила : Мадиярова Азиза. - презентация

1 Архитектура ввода и вывода. DMA(Direct memory access). Предмет : Архитектура компьютера. Выполнила : Мадиярова Азиза.

2 ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА РАЗНЕСЕНЫ ПРОСТРАНСТВЕННО И МОГУТ ПОДКЛЮЧАТЬСЯ К ЛОКАЛЬНОЙ МАГИСТРАЛИ В ОДНОЙ ТОЧКЕ ИЛИ МНОЖЕСТВЕ ТОЧЕК, ПОЛУЧИВШИХ НАЗВАНИЕ ПОРТОВ ВВОДА-ВЫВОДА. ТЕМ НЕ МЕНЕЕ, ТОЧНО ТАК ЖЕ, КАК ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ ВЗАИМНО ОДНОЗНАЧНО ОТОБРАЖАЛИСЬ В АДРЕСНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПАМЯТИ, ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА МОЖНО ВЗАИМНО ОДНОЗНАЧНО ОТОБРАЗИТЬ В ДРУГОЕ АДРЕСНОЕ ПРОСТРАНСТВО – АДРЕСНОЕ ПРОСТРАНСТВО ВВОДА-ВЫВОДА. ПРИ ЭТОМ КАЖДЫЙ ПОРТ ВВОДА-ВЫВОДА ПОЛУЧАЕТ СВОЙ НОМЕР ИЛИ АДРЕС В ЭТОМ ПРОСТРАНСТВЕ. Понятие порта ввода- вывода.

3

4 В СИТУАЦИИ ПРЯМОГО ОТОБРАЖЕНИЯ ПОРТОВ ВВОДА-ВЫВОДА В АДРЕСНОЕ ПРОСТРАНСТВО ПАМЯТИ ДЕЙСТВИЯ, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ И УПРАВЛЯЮЩИХ КОМАНД В ЭТИ ПОРТЫ ИЛИ ДЛЯ ЧТЕНИЯ ДАННЫХ ИЗ НИХ И ИХ СОСТОЯНИЙ, НИЧЕМ НЕ ОТЛИЧАЮТСЯ ОТ ДЕЙСТВИЙ, ПРОИЗВОДИМЫХ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ МЕЖДУ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТЬЮ И ПРОЦЕССОРОМ, И ДЛЯ ИХ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРИМЕНЯЮТСЯ ТЕ ЖЕ САМЫЕ КОМАНДЫ. ЕСЛИ ЖЕ ПОРТ ОТОБРАЖЕН В АДРЕСНОЕ ПРОСТРАНСТВО ВВОДА- ВЫВОДА, ТО ПРОЦЕСС ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ ИНИЦИИРУЕТСЯ СПЕЦИАЛЬНЫМИ КОМАНДАМИ ВВОДА- ВЫВОДА И ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ НЕСКОЛЬКО ДРУГИЕ ДЕЙСТВИЯ. Отображение в адресном пространстве.

5 Архитектура ввода – вывода. Процессор Сопроцессор ввода - вывода Оперативная память ПУо ПУк С разделяемой оперативной памятью.

6 Пример передачи данных в порт. Например, для передачи данных в порт необходимо выполнить следующее. На адресной шине процессор должен выставить сигналы, соответствующие адресу порта, в который будет осуществляться передача информации, в адресном пространстве ввода- вывода. На шину данных процессор должен выставить сигналы, соответствующие информации, которая должна быть передана в порт. После выполнения действий 1 и 2 на шину управления выставляются сигналы, соответствующие операции записи и работе с устройствами ввода-вывода (переключение адресных пространств!), что приведет к передаче необходимой информации в нужный порт.

7 КОНТРОЛЛЕРЫ УСТРОЙСТВ ВВОДА-ВЫВОДА ВЕСЬМА РАЗЛИЧНЫ КАК ПО СВОЕМУ ВНУТРЕННЕМУ СТРОЕНИЮ, ТАК И ПО ИСПОЛНЕНИЮ (ОТ ОДНОЙ МИКРОСХЕМЫ ДО СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ СО СВОИМ ПРОЦЕССОРОМ, ПАМЯТЬЮ И Т. Д.), ПОСКОЛЬКУ ИМ ПРИХОДИТСЯ УПРАВЛЯТЬ СОВЕРШЕННО РАЗНЫМИ ПРИБОРАМИ. НЕ ВДАВАЯСЬ В ДЕТАЛИ ЭТИХ РАЗЛИЧИЙ, МЫ ВЫДЕЛИМ НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ЧЕРТЫ КОНТРОЛЛЕРОВ, НЕОБХОДИМЫЕ ИМ ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ. ОБЫЧНО КАЖДЫЙ КОНТРОЛЛЕР ИМЕЕТ ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ЧЕТЫРЕ ВНУТРЕННИХ РЕГИСТРА, НАЗЫВАЕМЫХ РЕГИСТРАМИ: СОСТОЯНИЯ УПРАВЛЕНИЯ ВХОДНЫХ ДАННЫХ ВЫХОДНЫХ ДАННЫХ. Структура контроллера устройства.

8 Устройства ввода Устройство с клавиатурным вводом Устройство с прямым вводом Клавиатура Миди - клавиатура Манипул яторы Сканеры Дигитайз еры Мыши Джойст ики Трекбол ы

9 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ПРЕРЫВАНИЙ ПОЗВОЛЯЕТ РАЗУМНО ЗАГРУЖАТЬ ПРОЦЕССОР В ТО ВРЕМЯ, КОГДА УСТРОЙСТВО ВВОДА-ВЫВОДА ЗАНИМАЕТСЯ СВОЕЙ РАБОТОЙ. ОДНАКО ЗАПИСЬ ИЛИ ЧТЕНИЕ БОЛЬШОГО КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ ИЗ АДРЕСНОГО ПРОСТРАНСТВА ВВОДА-ВЫВОДА (НАПРИМЕР, С ДИСКА) ПРИВОДЯТ К БОЛЬШОМУ КОЛИЧЕСТВУ ОПЕРАЦИЙ ВВОДА-ВЫВОДА, КОТОРЫЕ ДОЛЖЕН ВЫПОЛНЯТЬ ПРОЦЕССОР. ДЛЯ ОСВОБОЖДЕНИЯ ПРОЦЕССОРА ОТ ОПЕРАЦИЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВЫВОДА ДАННЫХ ИЗ ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ ИЛИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВВОДА В НЕЕ БЫЛ ПРЕДЛОЖЕН МЕХАНИЗМ ПРЯМОГО ДОСТУПА ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ К ПАМЯТИ – ПДП ИЛИ DIRECT MEMORY ACCESS – DMA. Прямой доступ к памяти (Direct Memory Access – DMA)

10 1. Контроллер DMA программируется 2. После получения сигнала от устройства I/O запрашивает у процессора управление магистралью 3. Получив управление, выставляет адрес и извещает устройство I/O 4. Используя шины данных и управления совместно с устройством I/O передает информацию 5. Возвращает управление магистралью I/O Память Контроллер прерываний Процессор Контроллер DMA I/O Канал DMA

11 Запоминающие устройства ввода – вывода.

12 Для того чтобы какое-либо устройство, кроме процессора, могло записать информацию в память или прочитать ее из памяти, необходимо чтобы это устройство могло забрать у процессора управление локальной магистралью для выставления соответствующих сигналов на шины адреса, данных и управления. Для централизации эти обязанности обычно возлагаются не на каждое устройство в отдельности, а на специальный контроллер – контроллер прямого доступа к памяти. Контроллер прямого доступа к памяти имеет несколько спаренных линий – каналов DMA, которые могут подключаться к различным устройствам. Перед началом использования прямого доступа к памяти этот контроллер необходимо запрограммировать, записав в его порты информацию о том: какой канал или каналы предполагается задействовать какие операции они будут совершать какой адрес памяти является начальным для передачи информации какое количество информации должно быть передано.