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ELEKTRONIK

Direktspeicherzugriff (DMA = Direct Memory Access)

Beim DMA steuert die E/A-Schnittstelle den Transfer nach Anstoß durch die CPU selbstständig und ohne Zuhilfenahme der CPU Datentransport zwischen Speicher und Peripherie unter Umgehung der CPU. Selbst, wen die CPU in dieser Zeit nichts anderes tut, ist ein wesentlich schnellerer Datentransport möglich (weitgehender Wegfall der Verwaltungsarbeit). Daher ist DMA für den schnellen Transfer großer Datenmengen besonders geeignet. Zum Anstoßen des DMA-Transfers übermittelt die CPU der DMA-Schnittstelle:
  • die Anfangsadresse (im ASp) des zu übertragenden Datenblocks
  • die Länge des zu übertragenden Datenblocks
  • Gegebenenfalls muss noch - wie beim programmierten Transfer - das EASR entsprechend geladen werden Initialisierung der Schnittstelle.
Die DMA-Schnittstelle benötigt zwei weitere Register:
  • E/A-Adreßregister (EAAR)
  • E/A-Blocklängenzähler (EAZR)

Da während des DMA-Transfers anstelle der CPU die DMA-Schnittstelle die Kontrolle über den Systembus besitzt, muss sie zusätzlich über eine Bus-Steuerlogik verfügen (Konkurrenz zwischen DMA Schnittstelle und CPU um den Bus).

Ablauf eines DMA-Transfers:

  • Initialisieren der DMA-Schnittstelle
  • Bus-Freigabe-Anforderung an die CPU (DMA-Request)
  • CPU bestätigt Bus-Freigabe (DMA-Acknowledge) (Die Bus-Freigabe der CPU geschieht durch Umschalten der Bustreiber-Ausgänge in den hochohmigen Zustand)
  • Nun bedient die DMA-Schnittstelle den Adreß-, Daten- und Steuerbus auf die gleiche Art und Weise, wie die CPU. Der Inhalt des EAAR wird an den A-Bus gelegt und die für die Speichersteuerung notwendigen Signale auf den Steuerbus. Das EADR wird mit dem Datenbus verbunden.

Man unterscheidet verschiedene DMA-Modi:

  • Byteweise Übertragung (Byte Mode)
    Die CPU gibt auf DMA-Request hin den Bus nach Beendigung des gerade laufenden Maschinenzyklus frei. Nach dem Transfer eines Datenwortes erhält die CPU die Kontrolle über den Bus zurück und sie setzt den laufenden Befehl weiter fort (bis zum nächsten DMA-Request) Cycle Stealing.
  • Burst-Modus
    Auch hier wird die CPU mitten in der Bearbeitung eines Befehls kurz angehalten, jedoch für mehrere Zyklen Transfer eines ganzen Datenblocks.
  • Halt-Modus
    Die CPU wird nach Beendigung der gerade laufenden Instruktion angehalten - solange, bis der DMA-Transfer eines ganzen Blocks abgewickelt ist.
  • Transparent-Modus
    DMA-Schnittstelle und CPU arbeiten zeitmultiplex während jedes Maschinenzyklus jeweils in einer halben Periode. Dazu ist ein sehr schneller Speicher erforderlich keine Beeinträchtigung der CPU.

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