【正文】 內(nèi)存始址 MAR 要讀數(shù)據(jù)字數(shù) DC 磁盤地址 I/O控制邏輯 DMA控制方式（ CPU、設備） DMA控制過程 向 I / O 控制器發(fā)讀命 令讀 I / O 控制器的狀態(tài)檢查狀態(tài)？從 I / O 控制器中讀入 字向存儲 器中寫字傳送完成？未就緒就緒出錯C P U →I /OI /O →C P UI /O →C P UC P U → 內(nèi)存下條指 令完成未完向 I / O 控制器發(fā)讀命 令讀 I / O 控制器的狀態(tài)檢查狀態(tài)？從 I / O 控制器中讀 字向內(nèi)存中寫字傳送完成？就緒出錯C P U →I /OI /O →C P UI /O →C P UC P U → 內(nèi)存下條指 令完成未完中斷C P U 做其它 事向 I / O 控制器發(fā)布讀 塊命令C P U →D M AC P U 做其它 事讀 D MA 控制器的狀 態(tài)中斷D M A →C P U下條指 令( a ) 程序 I / O 方式 ( b ) 中斷驅(qū) 動方式( c ) D M A 方式167。 DMA工作過程 ? 傳送數(shù)據(jù)塊 挪用存儲器周期，傳送一個數(shù)據(jù)字（節(jié)）后， MAR加 1，DC減 1。 count 磁 盤 源地址 數(shù)據(jù) DMA控制器的工作原理 ? 當 CPU欲把一塊數(shù)據(jù)從某 I/O設備讀入內(nèi)存某處或把一塊數(shù)據(jù)從內(nèi)存某處寫入某 I/O設備時， CPU將把相關數(shù)據(jù)塊的長度通過 DMA的“ Data Lines”腳寫入 DMA的“ Data Count”寄存器中，把內(nèi)存起始地址和 I/O設備地址通過DMA的“ Data Lines”腳寫入 DMA的“ Address Register”寄存器中，同時通過 DMA的 “ Read” 腳或“ Write”腳向DMA發(fā)出讀或?qū)懨睢＝邮諒?CPU發(fā)來的 I/O命令、控制信息、 設備狀態(tài)。 I/O 控制方式 （五） DR — 數(shù)據(jù)寄存器，暫時存放設備 — 內(nèi)存間傳送的信息。減少中斷次數(shù)。效率雖然比程序 I/O方式高，但不適宜塊設備。 ? 設備控制器按指令執(zhí)行（與 CPU并行工作）。 I/O 控制方式 （二） 一、中斷控制方式 中斷 — 當主機接到外部信號時（如 I/O完成信號）即停止 原來的工作，轉去處理這一事件，處理完后，主機 又回到原來的斷點繼續(xù)工作 。 系統(tǒng)開銷小。 I/O 系統(tǒng)的組成 （六） 中央處理機 內(nèi)存 字節(jié)多路通道 成組多路通道 選擇通道 卡片 輸入機 卡片 輸入機 打印機 磁盤 磁帶 通 道 結 構 167。 數(shù)組選擇通道 — 連接中、高速設備 含一個分配型的子通道，一段時間內(nèi)只能執(zhí)行、控制一臺設備工作。 通道指令系統(tǒng) — 也稱 通道控制字 （ CCW），是通道能夠獨立執(zhí)行的 I/O指令。 。 。 I/O 系統(tǒng)的組成 （四） 2。 ? 識別設備地址 。設備控制器的功能 ? 接收和識別 CPU發(fā)出的命令 ，因此， 設備控制器中設有多個寄存器，用來存放命令和參數(shù)，同時，還設有命令譯碼器。 2。完成用戶的I/O請求。且與硬件的關系最密切。 ? 共享設備 在一段時間允許多個進程同時訪問的設備。 按傳消息交換的單位分類 ? 塊設備 信息存取以數(shù)據(jù)塊為單位，屬于有結構設備。 它包括常用的 輸入輸出設備 ， 外存儲器，脫機輸入輸出設備等。 主機以外的大部分硬設備都稱為外部設備或外圍設備，簡稱外設 。 I/O 系統(tǒng)的組成 （二） 2。 按設備的共享屬性分類 ? 獨占設備 在一段時間只允許一個進程訪問的設備。按傳輸速率分類 ? 低速設備 ? 中速設備 ? 高速設備 設 備 管 理 （一） 設備管理是操作系統(tǒng)最基本、最繁雜的組成部分。 （ 2） 向用戶提供一個使用設備的方便接口。微機 I/O系統(tǒng) CPU通過總線與設備控制器相連接，設備 控制器是 CPU 與設備之間的接口 。 I/O 系統(tǒng)的組成 （三） 1。為此，在控制器中設置一個狀態(tài)寄存器。 167。 數(shù)據(jù)寄存器 控制 /狀態(tài) 寄存器 I/O邏輯 控制器 與設備 接口 1 控制器 與設備 接口 i CPU與控制器接口 控制器與設備接口 數(shù)據(jù)線 地址線 控制線 數(shù)據(jù) 狀態(tài) 控制 數(shù)據(jù) 狀態(tài) 控制 。 。 是為了減輕 CPU的工作負載，在 CPU 與設備控制器之間而設置的一種專門用于 I/O 的簡單處理機。傳輸速度慢 (P149 圖 53）。 四、 I/O通道 為什么引入通道 通道的類型 167。 I/O 控制方式 （一） （ 1）中斷控制方式 （ 2） DMA 控制方式 （ 3）通道控制方式 設備管理的主要任務之一是控制設備與內(nèi)存或 CPU 之間的數(shù)據(jù)傳送，選擇控制方式的原則是： 保證在足夠的傳輸速度下數(shù)據(jù)的正確傳送。 常用的 I/O控制方式 向 I / O 控制器發(fā)讀命 令讀 I / O 控制器的狀態(tài)檢查狀態(tài)？從 I / O 控制器中讀入 字向存儲 器中寫字傳送完成？未就緒就緒出錯C P U →I /OI /O →C P UI /O →C P UC P U → 內(nèi)存下條指 令完成未完向 I / O 控制器發(fā)讀命 令讀 I / O 控制器的狀態(tài)檢查狀態(tài)？從 I / O 控制器中讀 字向內(nèi)存中寫字傳送完成？就緒出錯C P U →I /OI /O →C P UI /O →C P UC P U → 內(nèi)存下條指 令完成未完中斷C P U 做其它 事向 I / O 控制器發(fā)布讀 塊命令C P U →D M AC P U 做其它 事讀 D MA 控制器的狀 態(tài)中斷D M A →C P U下條指 令( a ) 程序 I / O 方式 ( b ) 中斷驅(qū) 動方式( c ) D M A 方式167。 中斷控制過程 ? 進程提出 I/O請求， ? CPU向設備控制器發(fā)出 I/O指令后，返回繼續(xù)執(zhí)行。 一、中斷控制方式 是以 字節(jié)為單位進行 I/O的，只適宜 字符設備。 直接存儲器訪問 DMA（ Direct Memory Access） 方式的引入是為解決中斷控制方式對塊設備低效的問 題。 167。 CR — 命令 /狀態(tài)寄存器。 。 I/O 控制方式 （六） 以 CPU從磁盤讀入數(shù)據(jù)為例： ? 預置 DMA的寄存器 CPU命令 CR 內(nèi)存地址 MAR 要讀數(shù)據(jù)字數(shù) DC 磁盤地址 I/O控制邏輯 ? 啟動 DMA， CPU返回工作 設置 CR中允許中斷位和啟動位為 1，啟動 DMA工作。 167。 不同：通道是專門控制 I/O的處理機 。 通道的控制過程： ? CPU啟動通道 通道程序的始址存放在稱為 通道地址字 （ CAW）的內(nèi)存單元中，由 CPU啟動通道程序后， CPU可去執(zhí)行其他任務。 思 考 題 167。 緩解 CPU與外設速度不匹配的問題。 一、為什么引入緩沖技術 二、緩沖區(qū)的組織 緩沖區(qū) 用戶進程 傳送 操作系統(tǒng) 輸入 I/O設備 167。 例如：生產(chǎn)者 — 消費者問題 生產(chǎn)者進程 Pi（ P1， P2， … Pk） 。 current 指向當前工作緩沖區(qū)的指針。 四、緩沖池（ buffer pool） 設備號 緩沖區(qū)號 緩沖區(qū)地址 緩沖區(qū)狀態(tài)（忙 /閑） 數(shù)據(jù)塊號 互斥標識位 設備緩沖隊列指針 緩沖區(qū)首部 將緩沖區(qū)連接成三種隊列： ? 空緩沖區(qū)隊列（ emq）