输入输出系统概述
# 输入输出系统概述
# 输入输出系统的发展概况
早期
- 分散连接
- CPU 和 I/O 设备
- 串行工作
- 程序查询方式
接口模块和 DMA 阶段
- 总线连接
- CPU 和 I/O 设备
- 并行工作
- 中断方式
- DMA 方式
- 并行工作
具有通道结构的 I/O 阶段
- 通道可能看作一个小型的处理器
- 可以执行通道程序,可以控制连接在通道上的 I/O 设备和 CPU 之间的直接通信
具有 I/O 处理机的阶段
- I/O 处理机可以用现代的微处理器
- 外部设备的独立性越来越强
# 输入输出系统的组成
# I/O 软件
I/O 指令
- CPU 指令的一部分
通道指令
- 通道自身的指令
- 指出数组的首地址、传送字数、操作命令
- 如 IBM/370 通道指令为 64 位
# I/O 硬件
- 设备 I/O 接口
- 设备 设备控制器 通道
# I/O 设备与主机的联系方式
# I/O 设备编址方式
- 统一编址
- 用取数、存数指令
- CPU 的指令集相对简单
- 不统一编址
- 有专门的 I/O 指令
# 设备选址
- 用设备选择电路识别是否被选中
# note 传送方式
- 串行
- 适合远程传输
- 并行
# 联络方式
# 立即响应
# 异步工作
- 采用应答信号
# 同步工作
- 采用同步时标
# I/O 设备与主机的连接方式
# 辐射式连接(分散连接)
- 不便于增删设备
# 总线连接
- 便于增删设备
# IO 设备与主机信息传送的控制方式
# 程序查询方式
- CPU 和 I/O 串行工作
- 踏步等待
- 在等待设备准备时
- 在设备准备数据时
- 踏步等待
# 程序中断方式
I/O 工作的阶段
- 自身准备
- CPU 不查询
- 与主机交换信息
- CPU 暂停现行程序
- 自身准备
没有踏步等待现象
程序中断方式流程
传输过程中仍然需要 CPU 的参与
中断时要保存现场,恢复时要恢复现场
- 通过指令完成,需要相应的时间
先把数据读入 CPU,CPU 再将数据写入内存
# DMA 方式
- 主存和 I/O 之间有一条直接数据通道
- 不中断现行程序
- 周期挪用(周期窃取)
- DMA 准备好数据后,发出数据传输请求,占用总线
- CPU 不能使用系统总线,不能进行访存操作
- 但在这个过程中 CPU 仍能借助指令缓冲中的指令和数据缓冲中的数据,继续运行
- DMA 准备好数据后,发出数据传输请求,占用总线
# 三种方式 CPU 工作效率比较
- I/O 系统的自治能力越来越强
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