Universidade Federal de Santa Catarina Centro Tecnológico Departamento de Informática e Estatística Curso de Graduação em Ciências da Computação

(1)

Universidade Federal de Santa Catarina

Centro Tecnológico

Departamento de Informática e Estatística

Curso de Graduação em Ciências da Computação

Aula 10-P

Refinamento das especificações DMAC.

Prof. José Luís Güntzel

guntzel@inf.ufsc.br

Sistemas Digitais

INE 5406

(2)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

Controlador de DMA (DMAC)

Sinais:

BR= Bus Request

(requisição de barramento)

BG= Bus Grant

(concessão de barramento)

RD= Read

WR= Write

DS= DMA select

(seleciona DMA)

RS= register select

(seleciona registrador)

OBS: o DMAC tem seu

próprio endereço no

sistema.

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

DS RS BR BG interrupção RD WR end dado BR BG interrupção

RD WR end dado RD WR end dado

Decod. de endereços requisição DMA confirmação DMA barramento de ends barramento de dados controle de escrita controle de leitura

O controlador de DMA no sistema

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Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

O dispositivo

envia uma

requisição de DMA

Controlador de DMA

Operação

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Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

BR=1

Controlador de DMA

Operação

O DMAC solicita o

barramento à CPU

(fazendo BR=1)

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Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

Inicia-se a fase de

programação do

DMAC (a CPU

programa o DMAC):

A CPU seleciona o

DMAC, colocando no

barramento de

endereços o endereço

de um dos

registradores do

DMAC. Ao mesmo

tempo, a CPU coloca

no barramento de

dados o valor a ser

programado no

registrador (do DMAC)

selecionado.

Controlador de DMA

Operação

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Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

Continuação da

fase de

programação do

DMAC:

A CPU coloca no

barramento de

endereços o endereço

de outro registrador do

DMAC. Ao mesmo

tempo, a CPU coloca

no barramento de

dados o valor a ser

programado no

registrador

selecionado. (Este

passo será repetido

para programar cada

um dos registradores

internos ao DMAC. Ver

comentário mais

adiante.)

Controlador de DMA

Operação

(7)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

Controlador de DMA

Operação

Conclusão da

fase de

programação do

DMAC:

A CPU avisa o

DMAC que a

programação está

pronta, concedendo

o barramento

(BG=1)

BR=1

BG=1

(8)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

Controlador de DMA

Operação

Conclusão da

fase de

programação do

DMAC:

O DMAC baixa o

sinal de requisição

do barramento

(BR=0)

BR=0

BG=1

(9)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

R=1 ou

W=1

O DMACcoloca no

barramento de

endereços o valor do

registrador de

endereços e faz R=1

ou W=1 (conforme for

o caso)

Controlador de DMA

Operação

BG=1

(10)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

R=1 ou

W=1

O DMAC levanta o

sinal “confirmação

DMA” para avisar o

dispositivo de E/S

que a transferência

de uma palavra já

pode ocorrer.

Controlador de DMA

Operação

BG=1

(11)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

R=1 ou

W=1

Quando o dispositivo

de E/S recebe a

confirmação,

ele baixa o sinal de

requisição de DMA e

inicia a transferência

direta com a memória.

Se for uma leitura da

memória, o dispositivo

de E/S irá esperar que a

leitura da memória

ocorra para então, ler o

dado do barramento. Se

for escrita da memória,

o dispositivo de E/S irá

colocar o dado no

barramento e esperar

que a memória leia-o.

Controlador de DMA

Operação

(12)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

Controlador de DMA

Quando a transferência

de uma palavra entre

dispositivo de E/S e

memória for concluída,

o dispositivo de E/S

avisa ao DMAC

levantando o sinal

“requisição DMA”.

Neste momento o

DMAC incrementa o

registrador de endereço

e decrementa o

registrador de palavras.

O DMAC também

verifica se o registrador

de palavras atingiu o

valor zero. Caso

positivo, a transferência

termina. Caso negativo,

o DMAC levanta o sinal

“confirmação DMA”

para que seja

transferida uma nova

palavra.

Operação

(13)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

Controlador de DMA

interrupção=1

Quando o DMAC

verifica que o

contador de palavras

atingiu o valor zero,

ele interrompe a CPU

fazendo o sinal

“interrupação” valer

“1”.

BG=1

Operação

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Refinamento das Especificações dos Trabalhos

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

Controlador de DMA

interrupção=1

A CPU baixa o

valor de BG.

Fim da

transferência DMA

de um bloco.

BG=0

Operação

(15)

Refinamento das Especificações dos Trabalhos

Controlador de DMA (DMAC)

Iremos assumir que:

• Existe apenas um

dispositivo de E/S

• Só haverá um modo

de operação (transf. de

bloco)

• Nas transferências de

palavras, cada palavra

transferida não passa

por dentro do DMAC

(vai do disp. E/S para

a memória ou

vice-versa, via barramento)

• Tanto o barramento de

dados quanto o de

endereços têm largura

de 8 bits.

CPU

Memória

Controlador

DMA

Dispositivo

de E/S

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Refinamento das Especificações dos Trabalhos

Controlador de DMA

Estrutura Interna (

Exemplo para DMAC de 1 Canal

)

RD RS WR BR DS BG

Lógica

de

Controle

Contador de palavras Registrador de ends requisição de DMA

confirmação de DMA p/ dispositivo de E/S interrupção seleção de DMA seleção de registrador leitura escrita requisição do barramento concessão do barramento barramento de ends barramento de dados Reg. de operação

= 0?

cRE incRE decCP cCP cRO

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Refinamento das Especificações dos Trabalhos

Controlador de DMA

Outras Assertivas

• O DMAC possui três registradores internos. Cada um tem um endereço específico no sistema

(todos os três sob o mesmo endereço do DMAC…)

• A programação de cada registrador exige no mínimo um ciclo de relógio. Assumir que o DMAC e

a CPU trabalham sincronizados pelo mesmo sinal de relógio.

• O s tempos de escrita e de leitura da memória ficarão transparentes ao DMAC, pois ele ficará

RD RS WR BR DS BG

Lógica

de

Controle

Contador de palavras Registrador de ends requisição de DMA

confirmação de DMA p/ dispositivo de E/S interrupção seleção de DMA seleção de registrador leitura escrita requisição do barramento concessão do barramento barramento de ends barramento de dados Reg. de operação

= 0?

cRE incRE decCP cCP cRO