20.3.3. Радиальная структура (Bus master dma)

В соответствии с рис. 20.1,б все запросы от ИЗПД поступают в арбитр магистрали (контроллер ПДП отсутствует) и в общем случае фиксируются там каким-либо образом. Следует помнить, что в системе bus master DMA "ЦП" рассматривается как одно из ведущих устройств магистрали со своим приоритетом, т.е. как одно из ИЗПД. Последовательность операций по предоставлению магистрали в распоряжение одного из ведущих устройств (master) для передачи блока информации в общем случае следующая:

1. В начале функционирования вычислительной системы происходит инициализация арбитра и, если это необходимо, СУМ ведущих устройств магистрали. Эта процедура описана выше и здесь не конкретизируется.

2. Полагаем, что вычислительная система функционирует. Процессоры ведущих устройств выполняют команды соответствующих программ и периодически захватывают магистраль для реализации обмена M-S.

3. При возникновении готовности какого-либо из ведущих устройств магистрали его запросчик вырабатывает сигнал ЗПД, поступающий по соответствующей ЛЗПД в арбитр.

4. При поступлении запроса от любого ИЗПД (т.е. сигнала ЗПД по любой ЛЗПД) в арбитре магистрали происходит анализ сигналов линий ЛПЗ. Наличие сигнала на любой линии означает, что в текущий момент магистраль занята другим устройством, ведущим обмен. Одновременно выполняется процедура установления приоритета поступившего запроса (или запросов, если их поступило несколько). Пусть наиболее приоритетным оказался запрос от ИЗПД_i.

5. Дальнейшие операции зависят от результата анализа линий ЛПЗ (сигналов ПЗ), а именно:

• При отсутствии сигналов ПЗ на линиях ЛПЗ (т.е. свободной магистрали) арбитр выставляет сигнал РПД_i на линию ЛРПД_i наиболее приоритетного устройства ИЗПД_i.

• При наличии сигнала ПЗ на какой-либо из линий ЛПЗ (т.е. занятой магистрали) арбитр сравнивает приоритет устройства, занимающего магистраль, с приоритетом выделенного запроса (т.е. приоритетом ШАр_i).

• Если приоритет поступившего запроса ниже, то арбитр ожидает окончание текущего обмена и снятия сигнала ПЗ. После этого арбитр выставляет сигнал РПД_i на линию ЛРПД_i наиболее приоритетного устройства ИЗПД_i.

• Если приоритет поступившего запроса выше, то арбитр снимает сигнал РПД с линии ЛРПД устройства, ведущего обмен, т.е. запрещает ему bus mastering. Устройство прекращает операции обмена, освобождает магистраль и снимает сигнал ПЗ. Только после этого арбитр выставляет сигнал РПД_i на линию ЛРПД_i наиболее приоритетного устройства ИЗПД_i.

6. Поступление сигнала РПД разрешает устройству bus mastering, т.е. захват магистрали. С этого момента шинами системной магистрали управляет блок СУМ выбранного устройства ИЗПД_i (master), который выставляет также сигнал ПЗ_i. Кроме того, в арбитре или самом ИЗПД_i запускается внутренний таймер, контролирующий время удержания магистрали.

7. Блок СУМ устройства ИЗПД_i (master) выставляет адрес обмена и управляющие сигналы, инициализирующие обмен. Результатом этой операции является обмен M-S одним байтом или словом.

8. Блок СУМ активного устройства производит модификацию адреса и счетчика байтов.

9. Блок СУМ активного устройства контролирует размер переданного блока данных. Размер блока контролируется обычно по количеству переданных байтов (слов).

10. Контролируется время удержания магистрали устройством, ведущим обмен. Этот контроль может осуществляться как арбитром, так и самим устройством ИЗПД_i по встроенному таймеру.

11. Дальнейшие действия зависят от результатов операций в п. 9 и 10, а именно:

• Если обмен не закончен и время удержания магистрали не истекло, то происходит повторение операций, начиная с п. 7.

• Если блок информации передан полностью (обмен закончен), то master освобождает системную магистраль и снимает сигнал ПЗ_i.

• Если время удержания магистрали истекло (хотя обмен и не закончен), то master освобождает магистраль либо сам, либо после снятия арбитром сигнала РПД_i.

12. Начинается процедура захвата магистрали ведущим устройством с меньшим приоритетом (организация канала M-S), если запрос в арбитр уже поступил (см. операции, начиная с пункта 4).

Следует отметить, что в общем случае возможны системы bus master DMA радиальной структуры, в которых арбитр выступает как подчиненное устройство по отношению к ЦП. В этом случае перед предоставлением магистрали в распоряжение какого-либо ИЗПД арбитр запрашивает ЦП, монопольно использующий магистраль, т.е. как в случае slave DMA. Однако этот вариант DMA в настоящем разделе не рассматривается.