【文章內容簡介】 以字節(jié)為單位交叉?zhèn)鬏?，當一臺傳送一個字節(jié)后，立即轉去為另一臺傳送字節(jié) （ 3）分類 分類（續(xù) 1） ? 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 分類（續(xù) 2） 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 分類（續(xù) 3） ? 成組多路通道 它結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) （ 4）硬件連接結構 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。 一旦 CPU發(fā)出指令，啟動通道，則通道獨立于 CPU工作。一個通道可連接多個控制器，一個控制器可連接多個設備，形成樹形交叉連接 主要目的是啟動外設時： ? 提高了控制器效率 ? 提高可靠性 ? 提高并行度 通道連接 交叉連接 （ 5） 通道工作原理 通道相當于一個功能簡單的處理機，包含通道指令（空操作，讀操作，寫操作，控制，轉移操作），并可執(zhí)行用這些指令編寫的通道程序 通道工作原理 ? 通道運算控制部件 通道地址字 CAW： 記錄通道程序在內存中的地址 通道命令字 CCW： 保存正在執(zhí)行的通道指令 通道狀態(tài)字 CSW： 存放通道執(zhí)行后的返回結果 通道數(shù)據(jù)字 CDW： 存放傳輸數(shù)據(jù) 通道和 CPU共用內存，通過周期竊取方式取得 通道工作原理（續(xù) 1） ? 通道命令及格式 用于 I/O操作的命令主要有兩種： I/O指令：啟動通道程序 通道命令：對 I/O操作進行控制 讀、反讀、寫、測試設備狀態(tài)的數(shù)據(jù)傳輸命令、用于設備控制的命令（磁帶反繞、換頁）、實現(xiàn)通道程序內部控制的轉移命令 通道工作原理（續(xù) 2） 命令格式一般包括：操作碼、數(shù)據(jù)傳輸內存地址、特征位、計數(shù)器 編制一個通道程序，從磁帶機上讀入 200字節(jié)的信息，送入內存（ 1000） 16 開始的單元。 通道命令碼：“ 07”反繞 “ 02”讀 CCW1 X “ 07” * X “ 40” 1； CCW2 X “ 02” 1000 X “ 00” 200； 通道工作原理（續(xù) 3） ? 工作原理 CPU：執(zhí)行用戶程序，當遇到 I/O請求時，可根據(jù)該請求生成通道程序放入內存（也可事先編好放入內存），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 通道工作原理（續(xù) 4） 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 通道工作原理（續(xù) 5） （通道程序完成實際 I/O，啟動 I/O設備，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） 當通道傳輸完成最后一條指令時 ， 向CPU發(fā) I/O中斷 ， 并且通道停止工作 。CPU接收中斷信號 ， 從 CSW中取得有關信息 ， 決定下一步做什么 通道工作原理（續(xù) 6） 通道的發(fā)展 ? 新的通道思想綜合了許多新的技術 ? 在個人計算機中，芯片組中專門 I/O處理的芯片，稱為IOP（ IO Processor），發(fā)揮通道的作用 ? IBM 390 中，沿用了輸入輸出通道概念 IBM于 1998年推出光纖通道技術（稱為 FICON），可通過 FICON 連接多達 127個大容量 I/O設備。傳輸速度是 333MHz／ s，未來將達到 1GHz／ s。 光纖通道技術具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸距離遠，可簡化大型存儲系統(tǒng)設計的優(yōu)點 在大容量高速存儲，如大型數(shù)據(jù)庫、多媒體、數(shù)字影像等應用領域，有廣泛前景 不用 DMA時，磁盤如何讀： 首先，控制器從磁盤驅動器串行地一位一位地讀一個塊，直到將整塊信息放入控制器的內部緩沖區(qū)中 其次，它做和校驗計算，以核實沒有讀錯誤發(fā)生 然后控制器產(chǎn)生一個中斷。 CPU響應中斷，控制轉給操作系統(tǒng)。當操作系統(tǒng)開始運行時，它重復地從控制器緩沖區(qū)中一次一個字節(jié)或一個字地讀這個磁盤塊的信息，并將其送入內存中 DMA技術 ? 數(shù)據(jù)在內存與 I/O設備間的直接成塊傳送 ? CPU在開始時向設備發(fā)“傳送一塊”命令，結束時進行相應處理，實際操作由 DMA硬件直接完成 ? DMA的功能可以以獨立的 DMA部件在系統(tǒng) I/O總線上完成，也可整合到 I/O部件中完成 ? DMA通過系統(tǒng)總線代替 CPU管理數(shù)據(jù)的存入或取出 ? 當 CPU不需要系統(tǒng)總線時可以使用總線 ? DMA可以強迫 CPU暫時延遲其他操作，獲取一個總線周期（周期竊?。? ? 不需要 CPU介入，因而減輕了 CPU負擔 控制器按照指定存儲器地址，把第一個字節(jié)送入內存 然后，按指定字節(jié)數(shù)進行數(shù)據(jù)傳送 每當傳送一個字節(jié)后，字節(jié)計數(shù)器值減 1，直到字節(jié)計數(shù)器等于 0 此時，控制器引發(fā)中斷，通知操作系統(tǒng)，操作完成 CPU提供 待讀取塊的磁盤地址 目標存儲地址 待讀取字節(jié)數(shù) 整塊數(shù)據(jù)讀進緩沖區(qū) 核準校驗 DMA工作示例 （以硬盤為例） （ 1）緩沖技術的引入 最早引入： CPU與 I/O設備之間 凡是數(shù)據(jù)到達和離去速度不匹配的地方均可采用緩沖技術 目的： ? 緩解 CPU與 I/O設備之間速度不匹配的矛盾 ? 提高 CPU與 I/O設備之間的并行性 ? 減少了 I/O設備對 CPU的中斷請求次數(shù)，放寬CPU對中斷響應時間的要求 4. 緩沖技術 （ 2）緩沖區(qū)設置 硬緩沖： 在設備中設置緩沖區(qū)，由硬件實現(xiàn) 軟緩沖： 在內存中開辟一個空間，用作緩沖區(qū) 緩沖技術（續(xù) 1） （ 3）緩沖區(qū)管理