Конспект лекций Часть 2 Челябинск 2015

Прямой доступ к памяти (ПДП). Процессор в передаче данных не участвует. 
Он отключается от системной магистрали, а все операции обмена данными идут 
под управлением специального управляющего устройства – контроллера ПДП. 
Этот режим используется для быстродействующих периферийных устройств, 
когда пропускной способности процессора недостаточно. 
Обменом в режиме ПДП управляет не программа (или прерывающая 
подпрограмма), а электронные схемы, внешние по отношению к процессору. 
При программном обмене или обмене в режиме прерывания для передачи 
одного слова данных затрачивается несколько команд процессора, суммарное 
время выполнения которых может оказаться недопустимо большим для обмена с 
конкретным периферийным устройством. Период поступления данных может 
определяться внешними по отношению к процессору факторами (скоростью 
движения носителя информации, периодом выборки значений какой-то функции в 
реальном масштабе времени). При этом в простейших вычислительных машинах 
возникает необходимость начальной загрузки программ в оперативную память 
периферийного устройства.
В большинстве вычислительных машин для реализации обмена в режиме ПДП 
используются шины системной магистрали. При этом возникает проблема 
совместного использования шин системного интерфейса процессором и 
контроллером ПДП, которая имеет два основных способа решения – ПДП с 
захватом цикла и ПДП с блокировкой процессора. 
ПДП с захватом цикла предназначен для обмена короткими блоками 
информации в виде байта или слова и имеет два варианта. 
1. Для обмена используются интервалы времени машинного цикла процессора, 
в течение которых он не обменивается данными с памятью и периферийными 
устройствами. При этом контроллер ПДП не препятствует работе процессора. 
Однако возникает необходимость выделения таких интервалов для исключения 
временного перекрытия обмена ПДП и процессора. В некоторых процессорах 
формируются специальные сигналы, указывающие такты, в которых процессор не 
ведет операций обмена. В других случаях применяют специальные схемы, 
идентифицирующие «свободные» интервалы времени. Применение такого 
способа организации ПДП не снижает производительность процессора, но 
передача данных происходит только в случайные моменты времени. Это снижает 
общую скорость обмена. 
2. На время, необходимое для обмена одним байтом или словом данных (что 
составляет несколько тактов), процессор принудительно отключается от шин 

---

83 
системной магистрали. Такой способ организации ПДП с захватом цикла является 
наиболее распространенным. Когда периферийное устройство готово к обмену, 
оно формирует сигнал «требование ПДП», который поступает в контроллер ПДП. 
Он, в свою очередь, вырабатывает аналогичный управляющий сигнал (HLD, 
HOLD), который заставляет процессор на несколько тактов отключиться от 
системной магистрали. Процессор приостанавливает выполнение очередной 
команды, не дожидаясь ее завершения, выдает сигнал «подтверждение ПДП» 
(HLDA) и отключается от системной магистрали. При этом внутренние операции 
в процессоре продолжаются и могут быть совмещены по времени с операциями 
ПДП. В отличие от режима прерывания, который вводится только после 
завершения текущей команды, режим ПДП вводится до ее завершения. Это 
связано с тем, что в режиме ПДП внутренние регистры процессора не 
используются, их содержимое не модифицируется, а следовательно, и не 
требуется запоминания их в стеке. С этого момента времени всеми шинами 
системной магистрали управляет контроллер ПДП. Используя системную 
магистраль, он осуществляет обмен между периферийным устройством и 
памятью вычислительной машины одним байтом или словом, а затем, сняв сигнал 
HLD, возвращает управление системной магистрали процессору. Как только 
периферийное устройство будет готово к обмену, оно вновь захватывает 
магистраль. В промежутках между сигналами HLD процессор продолжает 
выполнять команды текущей программы. Применение такого способа 
организации ПДП замедляет выполнение программы, но в меньшей степени, чем 
при обмене в режиме прерывания, хотя бы потому, что не требуется операций со 
стеком. В отличие от варианта 1, обмен происходит в те моменты времени, в 
которые это требует периферийное устройство, что особенно важно при работе в 
режиме реального времени. Такой вариант ПДП используется когда интервалы 
времени между моментами готовности периферийного устройства к обмену 
достаточно велики и позволяют выполнить процессору несколько операций.