Аппаратное обеспечение персонального компьютера

Контроллер прямого доступа IBM PC/XT

Контроллер прямого доступа IBM PC/XT реализован на базе микросхемы Intel 8237A и содержит четыре канала. Эти каналы используются следующим образом:

Номер канала	Для чего применяется
0	Обновление содержимого динамической памяти компьютера. Этот канал имеет наивысший приоритет
1	Не используется
2	Адаптер накопителя на гибком магнитном диске НГМД
3	Адаптер накопителя на магнитном диске НМД. Этот канал имеет низший приоритет

Регистры каналов DMA

Каждый канал DMA содержит следующие 16-разрядные регистры:

· регистр текущего адреса CAR, содержит текущий адрес ячейки памяти при выполнении операции обмена данными с использованием DMA;

· регистр циклов прямого доступа к памяти CWR, содержит число слов, предназначенных для передачи минус единица. При выполнении обмена данными регистр работает в режиме вычитания;

· регистр хранения базового адреса BAR, используется для хранения базового адреса памяти, используемого при передачи данных. В процессе работы канала DMA содержимое этого регистра не изменяется;

· регистр хранения базового числа циклов прямого доступа к памяти WCR. Этот регистр хранит число циклов DMA и его содержимое также не изменяестя;

· регистр режима MR, определяющий режим работы канала.

Приведем адреса регистров и их форматы для компьютеров IBM PC/XT.

Порты 00h - 07h

Эти регистры содержат базовые адреса и счетчики передаваемых данных каналов 0 - 3. Их назначение приводится в следующей таблице:

Порт	Операция	Назначение
PRIVATE00h	Запись:	Базовый адрес канала 0
	Чтение:	Текущий адрес
01h	Запись:	Счетчик канала 0
	Чтение:	Текущий адрес
02h	Запись:	Базовый адрес канала 1
	Чтение:	Текущий адрес
03h	Запись:	Счетчик канала 1
	Чтение:	Текущий адрес
04h	Запись:	Базовый адрес канала 2
	Чтение:	Текущий адрес
05h	Запись:	Счетчик канала 2
	Чтение:	Текущий адрес
06h	Запись:	Базовый адрес канала 3
	Чтение:	Текущий адрес
07h	Запись:	Счетчик канала 3
	Чтение:	Текущий адрес

Порт 08h

Этот порт используется при записи в качестве управляющего регистра и при чтении как регистр состояния.

Формат управляющего регистра:

Поле	Описание
0	1 - использование режима память-память; 0 - обычный режим работы
1	Если используется режим память-память, то 1 в этом разряде разрешает захват канала, 0 – запрещает. В обычном режиме работы состояние этого бита безразлично
2	1 - запрет работы DMA; 0 - разрешение работы DMA
3	1 - использование сжатия во времени, если установлен бит обычного режима работы; 0 - обычный режим работы
4	1 – циклическое изменение приоритетов; 0 - фиксированные приоритеты
5	1 - удлиненный цикл записи; 0 - нормальный цикл записи
6	1 - для сигнала запроса на DMA используется низкий уровень DREQ; 0 – для этого сигнала используется высокий уровень
7	1 - для сигнала подтверждения DMA DACK используется высокий уровень; 0 - для этого сигнала используется низкий уровень

Обычно управляющий регистр инициализируется BIOS в процессе тестирования системы. Впоследствии изменять режим работы контроллера DMA не требуется. Ошибки при инициализации этого порта могут привести к нарушению нормальной работы операционной системы.

При чтении из порта 08h программа получает слово состояния контроллера DMA:

Поле	Описание
0-3	Биты 0-3 устанавливаются при достижении счетчиками каналов 0-3 конечных значений;
4-7	Биты 4-7 установлены, если имеется разрешение на DMA, соответственно, каналов 0-3

Порт 09h

Регистр запроса. Предназначен для организации программного (а не аппаратного) запроса на DMA. Для использования программного запроса канал должен быть запрограммирован в режиме передачи блоков данных.

Формат регистра:

Поле	Описание
0-1	Номер канала: 00 – канал 0; 01 – канал 1 10 – канал 2; 11 – канал 3
2	0 – установить запрос; 1 – сбросить запрос
3-7	Не используются

Порт 0Ah

Регистр маски. Применяется для маскирования запросов на прямой доступ для отдельных каналов:

Поле	Описание
0-1	Номер канала: 00 – канал 0; 01 – канал 1 10 – канал 2; 11 – канал 3
2	0 - установить маску; 1 - сбросить маску
3-7	Не используются

Порт 0Bh

Регистр режима. Служит для определения режимов работы каналов контроллера DMA:

Поле	Описание
0-1	Номер канала: 00 – канал 0; 01 – канал 1 10 – канал 2; 11 – канал 3
2-3	Тип цикла DMA: 00 - цикл проверки; 01 - цикл записи; 10 - цикл чтения; 11 - запрещенная комбинация
4	1 - режим автоинициализации
5	Приращение адреса: 0 - инкрементирование; 1 – декрементирование
6-7	Режим обслуживания: 00 - передача по требованию; 01 - одиночная передача; 10 – передача по блокам; 11 - каскадироание

Порт 0Ch

Сброс триггера байтов. Для загрузки внутренних 16-разрядных регистров контроллера используется последовательный вывод младшего, затем старшего байтов слова. После сброса триггера байтов можно начинать загрузку 16-разрядных регистров.

Порт 0Dh

Запись в этот порт вызывает сброс контроллера. Для дальнейшего использования контроллер должен быть заново проинициализирован.

Порт 0Eh

Сброс регистра маски. После записи в этот регистр любого значения разрешается работа всех четырех каналов прямого доступа.

Порт 0Fh

Маскирование или размаскирование каналов. С помощью этого порта можно выполнить одновременное маскирование или размаскирование нескольких каналов:

Поле	Описание
0	1 - маскирование канала 0; 0 - разрешение канала 0
1	1 - маскирование канала 1; 0 - разрешение канала 1
2	1 - маскирование канала 2; 0 - разрешение канала 2
3	1 - маскирование канала 3; 0 - разрешение канала 3
4-7	Не используются

Порты 81h-8Fh

Это порты регистров страниц.

Для работы с памятью контроллер прямого доступа IBM PC/XT использует 20-разрядные физические адреса. Шестнадцать младших битов адреса необходимо записать в регистр базового адреса канала. Четыре старших бита (биты 16-19) должны быть записаны в соответствующие порты регистров страниц.

При инициализации регистров базового адреса и регистра страниц необходимо следить за тем, чтобы в процессе передачи данных не происходил переход за границу 64 Кбайт.

Для адресации регистров страниц можно использовать следующие порты:

Порт	Описание
81h	Регистр страниц канала 2
82h	Регистр страниц канала 3
83h	Регистр страниц канала 1

Инициализация канала DMA

Для инициализации канала программа должна выполнить следующие шаги:

· сбросить триггер байтов командой записи в регистр 0Ch;

· задать режим работы канала, выполнив запись по адресу 0Bh в регистр режима MR;

· записать младшие 16 бит 20-битового адреса области памяти, которая будет использована для передачи данных, в регистр базового адреса. Адрес порта зависит от номера канала: канал 0 использует адрес 00h, канал 1 - 02h, канал 2 - 04h, канал 3 - 06h;

· записать номер страницы (старшие 4 бита 20-битового адреса) в регистр страниц 81h;

· загрузить регистр циклов прямого доступа к памяти CWR значением, на 1 меньшим требуемого количества передаваемых байт. Адреса соответствующих портов для каналов 0-3, равны, соответственно, 01h, 03h, 05h и 07h;

· разрешить работу канала, выполнив запись в регистр маски каналов по адресу 0Ah.

Сразу после разрешения канал начинает передачу данных. После окончания передачи устройство обычно вырабатывает прерывание, которое служит признаком окончания операции ввода или вывода данных.