evcaaa第五章-設(shè)備管理(已修改)
2025-08-16 09:33 本頁面
【正文】 第五章 設(shè)備管理 設(shè)備管理 內(nèi)容 ?（ 1） I/O組成； ?（ 2） I/O控制； ? 指 I/O完成的方法。 ?（ 3） I/O緩沖； ?（ 4） I/O分配； ?（ 5） I/O處理。 ? 指具體 I/O命令的完成過程。 設(shè)備管理 I/O系統(tǒng) ? I/O設(shè)備 ?一、類型 ? （ 1）按速度分： ? 低：鍵盤 ? 中：打印機 ? 高：磁盤。 ? （ 2）按信息交換單位分： ? 塊：磁盤 ,可定位 ? 字符：打印機、串口 設(shè)備管理 I/O系統(tǒng) ? I/O設(shè)備 ?一、類型 ? （ 3）按設(shè)備的共享屬性分： ? 獨占：如臨界資源 ? 共享：磁盤 ? 虛擬：如本身因有屬性為獨占，但將其虛擬為幾個邏輯設(shè)備。 設(shè)備管理 二、設(shè)備與控制器之間的接口： (圖 ) ?CPU――― 控制器 ――― 設(shè)備 ?三種信號： ? （ 1）數(shù)據(jù)信號： ——雙向，有緩存 ? （ 2）控制信號：控制器發(fā)給設(shè)備；要求其完成相關(guān)操作 ? （ 3）狀態(tài)信號：設(shè)備發(fā)給控制器，后者 “ 顯示 ” ； 設(shè)備管理 設(shè)備控制器 ?一、功能：接收 CPU命令，控制 I/O設(shè)備工作，解放 CPU. ? 。 ? 應(yīng)有相應(yīng)的 Register來存放命令（ “ 命令寄存器 ” ） ? ? CPU——控制器的數(shù)據(jù)寄存器 ——設(shè)備 ? ? 設(shè)備控制器中應(yīng)用 “ 狀態(tài)寄存器 ” ? ? CPU通過 “ 地址 ” 與設(shè)備通信，設(shè)備控制器應(yīng)能識別它所控制的設(shè)備地址以及其各寄存器的地址。 設(shè)備管理 設(shè)備控制器 ?一、功能：接收 CPU命令，控制 I/O設(shè)備工作，解放 CPU， ? ? ?二、組成（圖 ） ? 各類寄存器：數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài) ? 信號線：數(shù)據(jù)線 (獨立尋址、內(nèi)存尋址 )、地址線、控制線 ? I/O邏輯：在其控制下完成與 CPU、設(shè)備的通信。 設(shè)備管理 I/O通道 ?一、引入 ? 通道 一種特殊的執(zhí)行 I/O指令的處理機，與 CPU共享內(nèi)存，可以有自己的總線。 ? 引入目的 解脫 CPU對 I/O的組織、管理。 ? CPU只需發(fā)送 I/O命令給通道，通道通過調(diào)用內(nèi)存中的相應(yīng)通道程序完成任務(wù)。 設(shè)備管理 I/O通道 ?二、類型 ? ：（圖 53） ? 各子通道以時間片輪轉(zhuǎn)方式共享通道，適用于低、中速設(shè)備。 ? ： ? 無子通道，僅一主通道，某時間由某設(shè)備獨占，適于高速設(shè)備。 ? 但通道未共享，利用率低。 ? ： ? 在圖 53中，多子通道不是以時間片方式，而是 “ 按需分配 ” ，綜合了前面 2種通道類型的優(yōu)點。 設(shè)備管理 I/O通道 ?三、通道 “ 瓶頸 ” 問題： ? 解決：采用復(fù)聯(lián)方式 ? 圖 設(shè)備管理 總線系統(tǒng) ? 微機 I/O系統(tǒng) C P UR A M /R O MI / O 控 制器 1I / O 控 制器 n總 線? 設(shè)備控制器：與設(shè)備是一對多的關(guān)系，系統(tǒng)是通過它與設(shè)備通信 ? 系統(tǒng) ――― 設(shè)備控制器 ――― 設(shè)備 ? 如：磁盤設(shè)備，打印設(shè)備 ? 缺點：總線瓶頸， CPU瓶頸。 設(shè)備管理 總線系統(tǒng) ?二、主機 I/O系統(tǒng)（四級結(jié)構(gòu)） ? 計算機 ―――I/O 通道 ―――I/O 控制器 ――― 設(shè)備 ? I/O通道相當(dāng)于對總線的擴(kuò)展，即多總線方式，且通道有一定的智能性，能與 CPU并行，解決其負(fù)擔(dān)。 ? ISA/EISA/LocalBUS/VESA/PCI 設(shè)備管理 I/O控制方式 ?四個階段： ? 程序 I/O——中斷 I/O——DMA控制 ——通道控制。 ? 趨勢：提高并行度。 設(shè)備管理 程序 I/O（忙 —等待方式） ? 查詢方式： CPU需花代價不斷查詢 I/O狀態(tài)（圖 57a） ? CPU資源浪費極大。 ? 例： +=100ms 在 設(shè)備管理 中斷 I/O ?向 I/O發(fā)命令 ——返回 ——執(zhí)行其它任務(wù)。 ?I/O中斷產(chǎn)生 ——CPU轉(zhuǎn)相應(yīng)中斷處理程序。 ?如：讀數(shù)據(jù)，讀完后以中斷方式通知 CPU， CPU完成數(shù)據(jù)從 I/O——內(nèi)存 設(shè)備管理 DMA方式 ——用于塊設(shè)備中 ? 一、引入 ? 中斷 I/O， CPU“字節(jié) ” 干預(yù)一次，即每 “ 字節(jié) ”傳送產(chǎn)生一次中斷。 ? DMA：由 DMA控制器直接控制總線傳遞數(shù)據(jù)塊。DMA控制器完成從 I/O——內(nèi)存。 ? 圖 ? 二、組成 ? 一組寄存器
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