【正文】 當(dāng)計(jì)數(shù)器變?yōu)?0時(shí)，產(chǎn)生一個(gè) CPU中斷信號 ? 可編程時(shí)鐘操作方式：在單脈沖方式（ oneshot mode）下，當(dāng)時(shí)鐘啟動時(shí)，它把存儲寄存器的值拷貝到計(jì)數(shù)器中，然后，晶體的每一個(gè)脈沖使計(jì)數(shù)器減 1。由系統(tǒng)將抽象的 I/O 操作映射到專門的設(shè)備驅(qū)動程序 （ 1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)： 設(shè)備控制塊 DCB（設(shè)備控制表 DCT） 控制器控制塊 COCB （控制器控制表 COCT） 通道控制塊 CHCB （通道控制表 CHCT） 系統(tǒng)設(shè)備表 SDT ? 系統(tǒng)設(shè)備表 SDT 整個(gè)系統(tǒng)一張表，記錄系統(tǒng)中所有 I/O設(shè)備的信息，表目包括： 設(shè)備類型、設(shè)備標(biāo)識符、進(jìn)程標(biāo)識符、DCT表指針等 ? 設(shè)備控制表 DCT 主要內(nèi)容：設(shè)備類型、設(shè)備標(biāo)識符、設(shè)備狀態(tài)、與此設(shè)備相連的 COCT、重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)或時(shí)間、等待隊(duì)列的隊(duì)首和隊(duì)尾指針、 I/O程序地址 COCT、 CHCT與 DCT類似 根據(jù)用戶請求的 I/O設(shè)備的邏輯名，查找邏輯設(shè)備和物理設(shè)備的映射表；以物理設(shè)備為索引，查找 SDT，找到該設(shè)備所連接的 DCT；繼續(xù)查找與該設(shè)備連接的COCT和 CHCT，就找到了一條通路 由于在多道程序系統(tǒng)中，進(jìn)程數(shù)多于資源數(shù)，引起資源的競爭。當(dāng)操作系統(tǒng)接管 CPU控制權(quán)時(shí)，再無需做塊復(fù)制的工作了 控制器按照指定存儲器地址，把第一個(gè)字節(jié)送入主存 然后，按指定字節(jié)數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 每當(dāng)傳送一個(gè)字節(jié)后，字節(jié)計(jì)數(shù)器值減 1，直到字節(jié)計(jì)數(shù)器等于 0 此時(shí)，控制器引發(fā)中斷，通知操作系統(tǒng)，操作完成 CPU提供 被讀取塊磁盤地址 目標(biāo)存儲地址 待讀取字節(jié)數(shù) 整塊數(shù)據(jù)讀進(jìn)緩沖區(qū) 核準(zhǔn)校驗(yàn) DMA工作示例 （以硬盤為例） 存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址、要傳送的字節(jié)數(shù) 送入 DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)計(jì)數(shù)器 中斷允許位和啟動位置成 1，啟動設(shè)備 ? 發(fā)出傳輸要求的進(jìn)程進(jìn)入等待狀態(tài) ? 執(zhí)行指令被暫時(shí)掛起，進(jìn)程調(diào)度其他進(jìn)程占據(jù) CPU ? 輸入設(shè)備不斷竊取 CPU工作周期，數(shù)據(jù)不斷寫入內(nèi)存 ? 傳送完畢，發(fā)出中斷信號 ? CPU接到中斷信號轉(zhuǎn)入中斷處理程序處理 ? 中斷處理結(jié)束， CPU返回原進(jìn)程或切換到新的進(jìn)程 DMA工作原理 —— 竊取總線控制權(quán) CPU向控制器發(fā)出啟動 DMA通知和有關(guān)參數(shù) 控制器向內(nèi)存發(fā)出詢問請求 訪問內(nèi)存（讀、寫） 計(jì)數(shù)器減 1 結(jié)束否 發(fā)中斷 N Y DMA的實(shí)現(xiàn)流程 （ 1）緩沖技術(shù)的引入 凡是數(shù)據(jù)到達(dá)和離去速度不匹配的地方均可采用緩沖技術(shù)。 通道命令碼：“ 07” 反繞 “ 02” 讀 CCW1 X “07” * X “40” 1 ； CCW2 X “02” 1000 X “00” 200 ； ? 工作原理 CPU：執(zhí)行用戶程序，當(dāng)遇到 I/O請求時(shí)，可根據(jù)該請求生成通道程序放入內(nèi)存（也可事先編好放入內(nèi)存），并將該通道程序的首地址放入 CAW中；之后執(zhí)行“啟動 I/O” 指令，啟動通道工作 通道：接收到“啟動 I/O” 指令后，從 CAW中取出通道程序的首地址，并根據(jù)首地址取出第一條指令放入 CCW中，同時(shí)向CPU發(fā)回答信號，使 CPU可繼續(xù)執(zhí)行其他程序，而通道則開始執(zhí)行通道程序，完成傳輸工作 （通道程序完成實(shí)際 I/O，啟動 I/O設(shè)備，執(zhí)行完畢后 ,如果還有下一條指令，則繼續(xù)執(zhí)行 , 否則表示傳輸完成） 當(dāng)通道傳輸完成最后一條指令時(shí) ， 向CPU發(fā) I/O中斷 ， 并且通道停止工作 。當(dāng)一個(gè)通道程序控制某臺設(shè)備傳送一個(gè)字節(jié)后，通道硬件就控制轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個(gè)通道程序，控制另一臺設(shè)備傳送信息 主要連接以字節(jié)為單位的低速 I/O設(shè)備。 CPU通過讀控制器寄存器中的信息，獲得操作結(jié)果和設(shè)備狀態(tài) 控制器與設(shè)備之間的接口常常是一個(gè)低級接口。獨(dú)立于設(shè)備的軟件負(fù)責(zé)把設(shè)備的符號名映射到正確的設(shè)備驅(qū)動上 系統(tǒng)如何防止無權(quán)存取設(shè)備的用戶存取設(shè)備呢？ 。對于這類設(shè)備的處理程序由用戶提供，并將其納入系統(tǒng)，由系統(tǒng)代替用戶實(shí)施管理。設(shè)備驅(qū)動程序負(fù)責(zé)釋放這些命令，并監(jiān)督它們正確執(zhí)行 一般，設(shè)備驅(qū)動程序的任務(wù)是接收來自與設(shè)備無關(guān)的上層軟件的抽象請求，并執(zhí)行這個(gè)請求 在設(shè)備驅(qū)動程序的進(jìn)程釋放一條或多條命令后，系統(tǒng)有兩種處理方式，多數(shù)情況下，執(zhí)行設(shè)備驅(qū)動程序的進(jìn)程必須等待命令完成，這樣，在命令開始執(zhí)行后，它阻塞自已，直到中斷處理時(shí)將它解除阻塞為止。 在小型和微型機(jī)中，它常采用印刷電路卡插入計(jì)算機(jī)中（接口） 完成設(shè)備與主機(jī)間的連接和通訊 控制器卡上通常有一個(gè)插座，通過電纜與設(shè)備相連 控制器和設(shè)備之間的接口是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，它符合 ANSI、 IEEE或 ISO這樣的國際標(biāo)準(zhǔn) CPU 外 部 設(shè) 備 控 制 邏 輯 電 路 控制寄存器 狀態(tài)寄存器 數(shù)據(jù)寄存器 I/O設(shè)備特點(diǎn)： （ 1）操作異步性 （ 2）設(shè)備自治性 （ 3）接口通用性 關(guān)注點(diǎn)：對該硬件如何進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，不考慮設(shè)備內(nèi)部如何工作 程序員：軟件接口 即硬件所接受的命令，它所完成的功能，報(bào)回的錯(cuò)誤 一個(gè) I/O過程由四步組成： 準(zhǔn)備 啟動 測試和等待 結(jié)果檢查和錯(cuò)誤處理 通過對設(shè)備接口寄存器組的讀寫完成 設(shè)備接口復(fù)雜繁瑣 操作系統(tǒng)將命令寫入控制器寄存器中，以實(shí)現(xiàn)輸入／輸出 例如： IBM PC的軟盤控制器可接收 15條命令，READ、 WRITE、 FORMAT、 SEEK、 RECALIBRATE，命令可以帶參數(shù)。在對塊驗(yàn)證檢查和并證明無錯(cuò)誤時(shí)，再將它復(fù)制到主存中 指 I/O設(shè)備與 CPU之間的連接方式，亦即將設(shè)備連接到一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的方式 在一個(gè)確定的連接模式下，從 I/O設(shè)備到 CPU間的所有連接成分構(gòu)成了一條 I/O路徑（ I/O鏈） 設(shè)備與主機(jī)間最基本的連接方式 四個(gè)要素： 設(shè)備接口形式 I/O指令形式 I/O地址空間分配及譯碼 連線問題 (1)設(shè)備接口形式 * 端口地址譯碼 * 按照主機(jī)與設(shè)備的約定格式和過程接受或發(fā)送數(shù)據(jù)和信號 計(jì)算機(jī) 設(shè)備 設(shè)備 計(jì)算機(jī) * 將計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械部分能識別的模擬信號，或反過來 * 實(shí)現(xiàn)一些諸如設(shè)備內(nèi)部硬件緩沖存儲、數(shù)據(jù)加工的提高性能或增強(qiáng)功能的任務(wù) (2)端口編址方法 ? 接口電路中：多個(gè)寄存器 ? 一個(gè)寄存器有唯一的一個(gè)地址，每個(gè)地址為 I/O端口，該地址稱為 I/O端口地址。數(shù)據(jù)多路通道實(shí)際上是對通道程序采用多道程序設(shè)計(jì)的硬件實(shí)現(xiàn) （ 4）硬件連接結(jié)構(gòu) 通道： 執(zhí)行通道程序，向控制器發(fā)出命令，并具有向 CPU發(fā)中斷信號的功能。當(dāng)操作系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，它重復(fù)地從控制器緩沖區(qū)中一次一個(gè)字節(jié)或一個(gè)字地讀這個(gè)磁盤塊的信息，并將其送入內(nèi)存中 采用 DMA方式時(shí)，允許 DMA控制器接管地址線的控制權(quán)，直接控制 DMA控制器與內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換。因此在系統(tǒng)中要正確地對它們進(jìn)行配置和資源匹配；當(dāng)設(shè)備撤除、添置和進(jìn)行系統(tǒng)升級時(shí)，配置過程往往是一個(gè)困難的過程 PnP技術(shù)的產(chǎn)生 （ 1）支持 I/O設(shè)備及部件的自動配置，使用戶能夠簡單方便地使用系統(tǒng)擴(kuò)充設(shè)備 （ 2）減少由制造商裝入的種種用戶支持和限制，簡化部件的硬件跳接設(shè)置，使 I/O附加卡和部件不再具有人工跳接線設(shè)置電路 PnP技術(shù)的特點(diǎn) （ 3）在主機(jī)板和附加卡上保存系統(tǒng)資源的配置參數(shù)和分配狀態(tài)，有利于系統(tǒng)對整個(gè)I/O資源的分配和控制 （ 4）支持和兼容各種操作系統(tǒng)平臺，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和可移植性。從存儲角度，與內(nèi)存比較起來，磁盤有三個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可用的存儲容量非常大 （ 2）每位的價(jià)格非常低 （ 3）電源關(guān)掉后信息不會丟失 磁盤硬件 ? 實(shí)際的硬盤都組織成許多柱面，每一個(gè)柱面上的磁道數(shù)和垂直放置的磁頭個(gè)數(shù)相同 ? 磁道又被分成許多扇區(qū)，每條磁道上扇區(qū)數(shù)目典型為 8至 32，每個(gè)扇區(qū)包含相同的字節(jié)數(shù) ? 磁盤驅(qū)動程序有重要設(shè)備特性：控制器可以同時(shí)控制兩個(gè)或多個(gè)驅(qū)動器進(jìn)行尋道，這就是重疊尋道