計(jì)算機(jī)組成原理(第四版)第八章：輸入輸出系統(tǒng)(參考版)
2025-01-24 23:32本頁面
【正文】 因此 IEEE 1394已成為Intel、 Microsoft等公司聯(lián)手制定的新標(biāo)準(zhǔn)。與 SCSI并行 I/O接口相比，它具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性，具有更小的體積和連接的方便性。 SCSI的不足處在于硬件較昂貴，并需要通用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和各類設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序模塊的支持。其中并行 I/O接口 SCSI與串行I/O接口 IEEE 1394是兩個(gè)最具權(quán)威性和發(fā)展前景的標(biāo)準(zhǔn)接口技術(shù)。通道 54 本 章 小 結(jié) ? 標(biāo)準(zhǔn)化是建立開放式系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它有自己的指令和程序?qū)ｉT負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入輸出的傳輸控制，從而使 CPU將“傳輸控制”的功能下放給通道， CPU只負(fù)責(zé)“數(shù)據(jù)處理”功能。DMA方式采用以下三種方法：①停止 CPU訪內(nèi)；②周期挪用；③ DMA與 CPU交替訪內(nèi)。CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，暫停運(yùn)行主程序，自動(dòng)轉(zhuǎn)移到該設(shè)備的中斷服務(wù)子程序，為該設(shè)備進(jìn)行服務(wù)，結(jié)束時(shí)返回主程序。 ? 程序中斷方式是各類計(jì)算機(jī)中廣泛使用的一種數(shù)據(jù)交換方式。 ? 程序查詢方式是 CPU管理 I/O設(shè)備的最簡(jiǎn)單方式， CPU定期執(zhí)行設(shè)備服務(wù)程序，主動(dòng)來了解設(shè)備的工作狀態(tài)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，CPU對(duì)外圍設(shè)備的管理方式有：①程序查詢方式；②程序中斷方式；③ DMA方式；④通道方式。 ? (1)數(shù)據(jù)傳送的高速性 ? (2)數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性 ? (3)體積小易安裝 ， 連接方便 51 I/O接口標(biāo)準(zhǔn) 52 本 章 小 結(jié) ? 各種外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率相差很大。各被連接裝置的關(guān)系是平等的，不用 PC介入也能自成系統(tǒng)。 ? 8位和 16位微機(jī)中使用的 Intel 8089 I／ O處理器就是這種通道型 I／ O處理器 48 ? 外圍處理機(jī) ? 外圍處理機(jī)結(jié)構(gòu)更接近于一般處理機(jī)，或者就是選用已有的通用機(jī)。 IOP可以和 CPU并行工作，提供高速的 DMA處理能力，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳送。它有多個(gè)子通道，既可以執(zhí)行多路通道程序，象字節(jié)多路通道那樣，所有子通道分時(shí)共享總通道；又可以用選擇通道那樣的方式傳送數(shù)據(jù)。通常，每個(gè)通道的有關(guān)指令和參量存放在主存固定單元中。每個(gè)子通道都需要有字符緩沖寄存器、 I／ O請(qǐng)求標(biāo)志／控制寄存器、主存地址寄存器和字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器。 45 ? 字節(jié)多路通道 （ Byte Multiplexor Channel） ? 是一種簡(jiǎn)單的共享通道，在時(shí)間分割的基礎(chǔ)上，服務(wù)于多臺(tái)低速和中速面向字符的外圍設(shè)備。連接在選擇通道上的若干設(shè)備，只能依次使用通道與主存?zhèn)魉蛿?shù)據(jù) ? 數(shù)據(jù)傳送以成組（數(shù)據(jù)塊）方式進(jìn)行，每次傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊，因此，傳送速率很高。 CPU響應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求后，第二次進(jìn)入操作系統(tǒng)，調(diào)用管理程序?qū)斎胼敵鲋袛嗾?qǐng)求進(jìn)行處理。 43 ? 主要過程分為如下三步進(jìn)行： 1．在用戶程序中使用訪管指令進(jìn)入管理程序，由 CPU通過管理程序組織一個(gè)通道程序，并啟動(dòng)通道。 ? (4)從外圍設(shè)備得到設(shè)備的狀態(tài)信息 ， 形成并保存通道本身的狀態(tài)信息 ， 根據(jù)要求將這些狀態(tài)信息送到內(nèi)存的指定單元 ，供 CPU使用 。 ? (2)從內(nèi)存選取屬于該通道程序的通道指令 ， 經(jīng)譯碼后向設(shè)備控制器和設(shè)備發(fā)送各種命令 。 ? 在 CPU啟動(dòng)通道后，通道自動(dòng)地去內(nèi)存取出通道指令并執(zhí)行指令。這種輸入輸出系統(tǒng)增強(qiáng)了主機(jī)與通道操作的并行能力以及各通道之間、同一通道的各設(shè)備之間的并行操作能力。 ? 在通道控制方式中，一個(gè)主機(jī)可以連接幾個(gè)通道。從圖上看到，在這種情況下 DMA尚有空閑時(shí)間，說明控制器還可以容納更多設(shè)備。 T2間隔前沿磁盤、磁帶同時(shí)有請(qǐng)求，首先為優(yōu)先權(quán)高的磁盤服務(wù)，然后為磁帶服務(wù)，每次服務(wù)傳送一個(gè)字節(jié)。若采用多路型 DMA控制器，請(qǐng)畫出 DMA控制器服務(wù)三個(gè)設(shè)備的工作時(shí)間圖。磁盤以 30μs的間隔向控制器發(fā) DMA請(qǐng)求，磁帶以 45μs的間隔發(fā) DMA請(qǐng)求，打印機(jī)以 150μs間隔發(fā)DMA請(qǐng)求。若需要繼續(xù)交換數(shù)據(jù)，則又要對(duì) DMA進(jìn)行初始化；若不需要交換數(shù)據(jù)，則停止外設(shè)；若為出錯(cuò)，則轉(zhuǎn)錯(cuò)誤診斷及處理程序。 ? 第二階段由 DMA控制器控制外設(shè)與主存之間的數(shù)據(jù)交換。 34 ? 傳送一個(gè)數(shù)據(jù)塊可以分為三個(gè)階段。 30 周期挪用方式 ? DMA控制器與主存儲(chǔ)器之間傳送一個(gè)數(shù)據(jù)，占用（竊取）一個(gè) CPU周期，即 CPU暫停工作一個(gè)周期，然后 31 DMA和 CPU交替訪問內(nèi)存工作方式 ? 如果 CPU的工作周期比內(nèi)存存取周期長(zhǎng)很多，可以采用該種方法 ? 總線控制權(quán)的轉(zhuǎn)移速度快， DMA效
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