Аппаратные и программные

1.2.8 Контроллер прямого доступа к памяти 
Обмен 
данными 
микропроцессора 
с 
медленнодействующими 
периферийными устройствами (ПУ) обычно организуется по прерываниям или 
по программному опросу. Однако при передаче между основной и внешней 
памятью микро-ЭВМ больших блоков данных (десятки байт и более) 
производительность процессора в этих режимах является недостаточной. 
Скорость передачи данных в режиме программного ввода-вывода 
ограничивается только процессором. Поэтому для передачи данных между 
устройствами внешней памяти и ОЗУ разработан специальный метод передачи 
данных без участия процессора, получившего название прямого доступа к 
памяти (Direct Memory Access, DMA). Аппаратные средства реализации канала 
ПДП называются контроллером прямого доступа к памяти (КПДП). 

---

39 
DMA-контроллер содержит несколько регистров, доступных центральному 
процессору для чтения и записи. Обычно эти регистры задают порт (или канал), 
который должен быть использован; направление переноса данных 
(чтение/запись); единицу переноса (побайтно/пословно); число байтов, которое 
следует перенести; адрес. 
Необходимо отметить, что контроллер ПДП используется не только для 
передачи данных между ПУ и памятью, но и из памяти в память, и из ПУ в ПУ. 
В идеальном случае режим ПДП совершенно не должен влиять на 
действия процессора, но для этого потребуется сложный и дорогой тракт в 
основную память вычислительной системы. Поэтому в большинстве систем 
используется временное разделение (мультиплексирование) общей системной 
шины между процессором и КПДП. 
Разработано две разновидности ПДП: режим без пропусков тактов 
микропроцессора и режим с пропуском тактов микропроцессора. 
В первом режиме реализации прямой доступ осуществляется без участия 
процессора (параллельно микропроцессору). Для этого используются те 
интервалы машинных циклов, в течение которых микропроцессор не 
обращается к основной памяти. Процессор (или дополнительная схема) 
идентифицирует эти интервалы для КПДП специальным сигналом, 
означающим доступность системной шины. Производительность процессора в 
этом режиме не уменьшается, но для каждого типа процессора потребуется 
свой контроллер ПДП. С другой стороны, сами передачи будут носить 
нерегулярный характер ввиду отсутствия у некоторых команд этих интервалов, 
что приведет к уменьшению скорости передачи данных в режиме ПДП. 
Во втором способе реализации КПДП полностью ″захватывает″ системную 
шину на время передачи, при этом процессор отключается от системной шины 
и переходит в режим холостого хода. Таким образом, передачи ПДП 
осуществляются путем пропуска тактов процессора в выполняемой программе. 
При выполнении передач ПДП содержимое внутренних регистров процессора 
не модифицируются, поэтому его не нужно запоминать в памяти, а затем 
восстанавливать, как при обработке прерываний. Выполнение программы 
осуществляется сразу после окончания ПДП. Тем не менее, в условиях 
интенсивных передач ПДП эффективная производительность процессора 
уменьшается. 
Обычно блоками ПДП снабжаются сравнительно мощные модели 
микроконтроллеров. В основном ПДП используется для взаимодействия памяти 
с устройствами ввода-вывода, которые могут создать большой поток данных: 
сетевыми контроллерами, UART, ЦАП и АЦП. 
Как правило, блок ПДП программисты встроенных систем, особенно 
начинающие, стараются обходить стороной, считая его излишне сложным. На 
самом деле, использование ПДП не является более сложным, чем, например, 
использование системы прерываний, а эффект от применения ПДП может 

---

40 
разгрузить центральный процессор и увеличить производительность 
контроллера.