计算机体系结构——CH4 输入输出系统
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计算机体系结构——CH4 输入输出系统
输入输出原理
特点
- 实时性
- 与设备无关性
- 异步性
输入输出系统的组织方式
- 自治控制
- 层次控制
- 分类控制
基本输入输出方式
程序控制输入输出方式
- 由CPU进行轮流循环测试方法,分时为外围设备服务
中断输入输出方式
- 进行中断处理
- 输入输出都要经过CPU
直接存储器访问方式(DMA)
设备与主存交换数据
不经过CPU
总线由DMA控制器掌握
- DMA控制器复杂
中断系统
中断源
引起中断的各种事件称为中断源
具备多样性
- 由外围设备引起的中断
- 由处理器本身引起的中断
- 由存储器产生的中断
- 由控制器产生的中断
- 由总线产生的中断
- 实时控制过程控制产生的中断
- 硬件故障中断等等
中断源的分类组织
目的
- 在响应中断后能尽快找到中断入口
为每一类中断源分配一个硬件的中断入口
- 由硬件来分类
紧迫程度
- 可屏蔽中断
- 不可屏蔽中断
中断优先级
- 依据各因素进行优先级的排序
终端系统的软硬件分配
主要考虑的两个因素
- 中断响应时间
- 灵活性
中断处理过程
必须用硬件实现的
- 保存中断点
- 进入中断服务程序入口
必须用软件实现的
- 中断服务
- 返回中断点
中断响应时间
- 中断源发出中断请求,到处理机开始执行这个中断服务程序为止的时间
中断源的识别方式
查询法
软件排队链法
硬件排队链法
中断向量法
独立请求法
分组独立请求法
- 个人PC常用
中断现场的保存与恢复
- 程序计数器PC
- 基址寄存器等硬件
- 软件现场
中断屏蔽
目的
- 在硬件确定了中断优先级的情况下,改变中断源的中断服务顺序
- 决定设备是否采用中断方式工作
- 在多处理机系统,把外围设备的服务工作分配到不同的处理机上
方法
- 每级中断源设置一个中断屏蔽码
- 改变处理机的优先级
输入输出处理机
作用
- 除了能完成通道处理机全部功能外
- 码制转换
- 数据校验与校正
- 故障处理等等
种类
- 根据是否共享主存分类
- 根据运算部件和指令控制部件是否共享分类
通道处理机
作用与功能
- 使用N条通道,连接外设,每条通道连接N台外设,组成数据通路
- 接受CPU发来的指令,选择一台指定的外围设备与通道相连接
- 执行CPU为通道组织的通道程序
- 等等
工作过程
- 使用访管命令,CPU通过管理程序组织通道程序,启动通道
- 通道处理器执行通管程序,完成指定的数据输入输出工作
- 通道程序结束后再次调用管理程序进行处理
通道种类
字节多路通道
- 为多台低中速外围设备服务
选择通道
- 为高速外围设备服务
数组多路通道
- 字节多路通道和选择通道的结合
通道中的数据传输过程
通道流量分析
通道流量
- 又称通道吞吐率
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