【文章內(nèi)容簡介】 制器中的存儲器地址寄存器內(nèi)容把數(shù)據(jù)送入相應的內(nèi)存單元中。然后， DMA硬件自動地把傳送字節(jié)計數(shù)器減 1，把存儲器地址寄存器加 1，并恢復 CPU對內(nèi)存的控制權(quán)， DMA控制器對每一個傳送的數(shù)據(jù)重復上述過程，直到傳送字節(jié)計數(shù)器為 “ 0” 時，向 CPU產(chǎn)生一個中斷信號。當操作系統(tǒng)接管 CPU控制權(quán)時，再無需做塊復制的工作了。CPU向控制器發(fā)出啟動向控制器發(fā)出啟動 DMA通知和有關(guān)參數(shù)通知和有關(guān)參數(shù)控制器向內(nèi)存發(fā)出詢問請求控制器向內(nèi)存發(fā)出詢問請求訪問內(nèi)存（讀、寫）訪問內(nèi)存（讀、寫）計數(shù)器減計數(shù)器減 1結(jié)束否結(jié)束否發(fā)中斷發(fā)中斷NY DMA的實現(xiàn)流程的實現(xiàn)流程使用使用 DMA的優(yōu)點的優(yōu)點 : 通過讓控制器進行數(shù)據(jù)的第一步收集校驗，可通過讓控制器進行數(shù)據(jù)的第一步收集校驗，可以緩解設備之間對總線的控制權(quán)的爭奪，因為，一旦以緩解設備之間對總線的控制權(quán)的爭奪，因為，一旦不用不用 DMA這種方式，當開始傳輸時，總線的控制權(quán)必這種方式，當開始傳輸時，總線的控制權(quán)必須長時間被此控制器所獲得，而長時間的占用會使大須長時間被此控制器所獲得，而長時間的占用會使大量其他任務阻塞；而他們本身也會因為傳送和讀取的量其他任務阻塞；而他們本身也會因為傳送和讀取的速度的差異，會使本身的結(jié)構(gòu)設計復雜化。速度的差異，會使本身的結(jié)構(gòu)設計復雜化。通過這種內(nèi)部的緩沖機制，使得在啟動通過這種內(nèi)部的緩沖機制，使得在啟動 DMA傳傳送前完全不使用總線，而自己本身的設計也就自然簡送前完全不使用總線，而自己本身的設計也就自然簡化起來?；饋?。類共享區(qū)域的管理類共享區(qū)域的管理 磁盤塊的交叉編址磁盤塊的交叉編址 當數(shù)據(jù)從當數(shù)據(jù)從 CPU或控制器被傳到內(nèi)存時，控制器本身也正或控制器被傳到內(nèi)存時，控制器本身也正在讀扇區(qū)上的信息時，控制器就可以被認為是一個共享的在讀扇區(qū)上的信息時，控制器就可以被認為是一個共享的區(qū)域，而這時就會出現(xiàn)競爭。此時只能滿足一方要求，即區(qū)域，而這時就會出現(xiàn)競爭。此時只能滿足一方要求，即要么數(shù)據(jù)從磁盤到控制器，要么數(shù)據(jù)從控制器到內(nèi)存。要么數(shù)據(jù)從磁盤到控制器，要么數(shù)據(jù)從控制器到內(nèi)存。 如果數(shù)據(jù)從控制器到內(nèi)存，而數(shù)據(jù)仍需要被讀取，則必如果數(shù)據(jù)從控制器到內(nèi)存，而數(shù)據(jù)仍需要被讀取，則必然會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況，需要用一些方法來避免然會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況，需要用一些方法來避免 即隔即隔一個數(shù)據(jù)塊讀一個（因為硬盤是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，不可能停止一個數(shù)據(jù)塊讀一個（因為硬盤是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，不可能停止）或幾個的方案。）或幾個的方案。 對于對于 a圖進行編址，控制器只能做到隔一個塊讀取一個圖進行編址，控制器只能做到隔一個塊讀取一個的速度，則讀完全部的信息需要磁盤旋轉(zhuǎn)的速度，則讀完全部的信息需要磁盤旋轉(zhuǎn) 8周，此時周，此時 b圖只圖只需要需要 2周，對于周，對于 c圖，主要是針對從控制器向內(nèi)存?zhèn)鲾?shù)據(jù)比圖，主要是針對從控制器向內(nèi)存?zhèn)鲾?shù)據(jù)比從硬盤向控制器傳數(shù)據(jù)慢的情況。從硬盤向控制器傳數(shù)據(jù)慢的情況。未編碼未編碼 單交叉編碼單交叉編碼 雙交叉編碼雙交叉編碼? 有關(guān)技術(shù) 通道技術(shù)： 定義：通道是獨立于 CPU的專門負責數(shù)據(jù)輸入 /輸出傳輸工作的處理機，對外部設備實現(xiàn)統(tǒng)一管理，代替 CPU對輸入 /輸出操作進行控制，從而使輸入，輸出操作可與 CPU并行操作。 引入通道的目的： 為了使 CPU從 I/O事務中解脫出來，同時為了提高CPU與設備，設備與設備之間的并行工作能力。分類1) 字節(jié)多路通道 字節(jié)多路通道以字節(jié)為單位傳輸信息，它可以分時地執(zhí)行多個通道程序。當一個通道程序控制某臺設備傳送一個字節(jié)后，通道硬件就控制轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個通道程序，控制另一臺設備傳送信息。 主要連接以字節(jié)為單位的低速 I/O設備。如打印機，終端。 以字節(jié)為單位交叉?zhèn)鬏?，當一臺傳送一個字節(jié)后，立即轉(zhuǎn)去為另一臺傳送字節(jié)。 2)選擇通道 選擇通道是以成組方式工作的，即每次傳送一批數(shù)據(jù)，故傳送速度很高。選擇通道在一段時間內(nèi)只能執(zhí)行一個通道程序，只允許一臺設備進行數(shù)據(jù)傳輸。 當這臺設備數(shù)據(jù)傳輸完成后，再選擇與通道連接的另一臺設備，執(zhí)行它的相應的通道程序。 主要連接磁盤，磁帶等高速 I/O設備。選擇通道選擇通道 3)成組多路通道 它結(jié)合了選擇通道傳送速度高和字節(jié)多路通道能進行分時并行操作的優(yōu)點。它先為一臺設備執(zhí)行一條通道指令，然后自動轉(zhuǎn)接，為另一臺設備執(zhí)行一條通道指令。 主要連接高速設備 這樣，對于連接多臺磁盤機的數(shù)組多路通道，它可以啟動它們同時執(zhí)行移臂定位操作，然后，按序交叉地傳輸一批批數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)多路通道實際上是對通道程序采用多道程序設計的硬件實現(xiàn)。 I/O軟件原理軟件原理 I／ O軟件的基本思想是按分層的思想構(gòu)成，較低層軟件要使較高層軟件獨立于硬件的特性，較高層軟件則要向用戶提供一個友好的、清晰的、簡單的、功能更強的接口。 I/O軟件的目標 在設計 I／ O軟件時的一個關(guān)鍵概念是設備獨立性。用戶在編寫使用軟盤或硬盤上文件的程序時，無需為不同的設備類型而修改程序就可以使用。***設備無關(guān)性： 與設備獨立性密切相關(guān)的是統(tǒng)一命名 (uniform naming)這一目標。一個文件或一個設備的名字只應是一個簡單的字符串或一個整數(shù)，不應依賴于設備 . 如簡單的輸入： sort input output 此時操作系統(tǒng)能夠從各種設備上獲得輸入，也可以做同樣的輸出。設備的驅(qū)動和設備間的差異性均由操作系統(tǒng)本身來處理。*** 錯誤處理 出錯處理是 I/O軟件的另一個目標。一般來說，數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤應盡可能地在接近硬件層上處理。由控制器盡可能地處理它所遇到的問題，如果它真的處理不了，再交給設備的驅(qū)動程序，去再進行一次重復操作。如對磁盤的讀取。 盡量把錯誤交給底層的軟件來處理，只有底層軟件處理不了的時候再交給較高一層的軟件來處理。*** 異步同步問題 數(shù)據(jù)的傳輸對 I/O硬 件來說是異步的（大多數(shù)），如何在系統(tǒng)中實現(xiàn)異步，需要實現(xiàn)阻塞和喚醒機制，操作系統(tǒng)中需要有此模擬，是通過中斷來實現(xiàn)的，利用中斷來實現(xiàn)阻塞和喚醒，實現(xiàn)符合硬件的異步傳輸。 ***獨占與共享 由于一些設備是獨占設備 (打印機 )，有些設備是共享設備 (磁盤 )，故操作系統(tǒng)需要能夠同時處理這些設備。 針對以上目標，通常將針對以上目標，通常將 I/O軟件組織成如下的軟件組織成如下的幾個層次，使操作系統(tǒng)能夠合理高效地實現(xiàn)上述幾個層次，使操作系統(tǒng)能夠合理高效地實現(xiàn)上述目標。目標。 1. 中斷處理程序（底層）；中斷處理程序（底層）； 2. 設備驅(qū)動程序；設備驅(qū)動程序； 3. 與設備無關(guān)的操作系統(tǒng)軟件；與設備無關(guān)的操作系統(tǒng)軟件；