計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第13講(已修改)
2025-10-09 10:35 本頁面
【正文】 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) （第 13講） 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第一章 基本概念 第二章 指令系統(tǒng) 第三章 存儲(chǔ)系統(tǒng) 第四章 輸入輸出系統(tǒng) 第五章 標(biāo)量處理機(jī) 第六章 向量處理機(jī) 第七章 互連網(wǎng)絡(luò) 第八章 并行處理機(jī)和 多處理機(jī) 第四章 輸入輸出系統(tǒng) 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，把處理機(jī)與主存儲(chǔ)器之外的部分統(tǒng)稱為輸入輸出系統(tǒng) 輸入輸出系統(tǒng)是處理機(jī)與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道。 與處理機(jī)有關(guān)的、除人以外的各種設(shè)備稱為輸入輸出設(shè)備（或外圍設(shè)備） 輸入輸出原理 通道處理機(jī) 輸入輸出原理 輸入輸出系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中最具多樣性和復(fù)雜性的部分 最典型地反映了軟硬件的相互結(jié)合 目前，輸入輸出系統(tǒng)的復(fù)雜性都隱藏在操作系統(tǒng)中，需軟、硬件人員共同解決 輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn) 輸入輸出系統(tǒng)的組織方式 基本輸入輸出方式 輸入輸出系統(tǒng)的特點(diǎn) 輸入輸出系統(tǒng)涉及到機(jī)、光、電、磁、聲、自動(dòng)控制等多種學(xué)科。 用戶無需了解輸入輸出系統(tǒng)和輸入輸出設(shè)備的具體細(xì)節(jié)就能使用輸入輸出設(shè)備。 處理機(jī)的外部世界包括：本地和遠(yuǎn)程用戶、系統(tǒng)操作員、操作控制臺(tái)、輸入輸出設(shè)備、輔助存儲(chǔ)器、其它處理機(jī)、各種通信設(shè)備和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等。 系統(tǒng)操作員 處理機(jī) 本地或遠(yuǎn)程用戶 實(shí)時(shí)輸入輸出 輸入輸出設(shè)備 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 其它處理機(jī) 本身出錯(cuò)處理 程序請(qǐng)求 異步性 輸入輸出設(shè)備通常不使用統(tǒng)一的中央時(shí)鐘，各個(gè)設(shè)備按照自己的時(shí)鐘工作，但又要在某些時(shí)刻接受處理機(jī)的控制 處理機(jī)與外圍設(shè)備之間，外圍設(shè)備與外圍設(shè)備之間能夠并行工作 實(shí)時(shí)性 對(duì)于一般外部設(shè)備：可能丟失數(shù)據(jù)，或造成外圍設(shè)備工作的錯(cuò)誤 對(duì)于實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如果處理機(jī)提供的服務(wù)不及時(shí)，可能造成巨大的損失， 甚至造成人身傷害 對(duì)于處理機(jī)本身的硬件或軟件錯(cuò)誤：如電源故障、數(shù)據(jù)校驗(yàn)錯(cuò)、頁面失效、非法指令、地址越界等，處理機(jī)須及時(shí)處理 對(duì)不同類型的設(shè)備，必須具有與設(shè)備相配合的多種工作方式 與設(shè)備無關(guān)性 獨(dú)立于具體設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口。例如，串行接口、并行接口、SCSI（ Small Computer System Interface） 接口等 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用者，在需要更換外圍設(shè) 備時(shí)，各種不同型號(hào)，不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備都可以直接通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接 處理機(jī)采用統(tǒng)一的硬件和軟件對(duì)品種繁多的設(shè)備進(jìn)行管理 某些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了即插即用技術(shù) 輸入輸出系統(tǒng)的組織方式 針對(duì)異步性，采用自治控制的方法 針對(duì)實(shí)時(shí)性，采用層次結(jié)構(gòu)的方法 針對(duì)與設(shè)備無關(guān)性，采用分類處理方法 自治控制 輸入輸出系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立于處理機(jī)之外的自治系統(tǒng) 處理機(jī)與外圍設(shè)備之間要有恰當(dāng)?shù)姆止? 層次結(jié)構(gòu) 最靠近處理機(jī)的是輸入輸出處理機(jī)、輸 入輸出通道等 中間層是標(biāo)準(zhǔn)接口 標(biāo)準(zhǔn)接口通過設(shè)備控制器與輸入輸出設(shè)備相連接 設(shè)備控制器控制外圍設(shè)備工作 分類組織 為面向字符的設(shè)備（ characteroriented device）； 指工作速度比較低的機(jī)電類設(shè)備。例如，字符終端、打字機(jī)等 面向數(shù)據(jù)塊的設(shè)備主要指工作速度比較 高的外圍設(shè)備；例如，磁盤、磁帶、光盤的輔助存儲(chǔ)器，行式打印機(jī)等 基本輸入輸出方式 對(duì)于工作速度、工作方式和工作性質(zhì)不同的外圍設(shè)備，基本輸入輸出方式有如下三種。 程序控制輸入輸出方式 程序控制輸入輸出方式： 又稱為狀態(tài)驅(qū)動(dòng)輸入輸出方式、應(yīng)答輸入輸出方式、查詢輸入輸出方式、條件驅(qū)動(dòng)輸入輸出方式等 程序控制輸入輸出方式的 4個(gè)特點(diǎn)： (1) 何時(shí)、 對(duì)何設(shè)備進(jìn)行輸入或輸出操作受 CPU控制 (2) CPU要通過指令對(duì)設(shè)備進(jìn)行測試才能知道設(shè)備的工作狀態(tài)?？臻e、準(zhǔn)備就緒、正在忙碌等 (3) 數(shù)據(jù)的輸入和輸出都要經(jīng)過 CPU
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