【正文】 600MHz。 通道程序 是由一系列的通道指令 (或稱為通道命令 )所構成。 R=0表示本通道指令與下一條通道指令所處理的數據同屬一個記錄， R=1表示這是處理某記錄的最后一條指令。 P=1表示 本條指令是通道程序的最后一條指令。 (4) 通道程序結束位 P。 (3) 計數。 (2) 內存地址。 第五章 設 備 管 理 2. 通道程序 cpu告訴 通道做什么和怎樣去做 (1) 操作碼。 同時 ， 又可實現 CPU、 通道和 I/O設備 三者的并行操作 ，從而更有效地提高整個系統(tǒng)的資源利用率 。 優(yōu)點 ： CPU只需干預 I/O操作的開始和結束，而其中的一批數據讀寫無需 CPU控制，適于高速設備。 可見 ， DMA方式較之中斷驅動方式 ， 又是成百倍地減少了CPU對 I/O的干預 ， 進一步提高了 CPU與 I/O設備的并行操作程度 。 缺點 ： CPU每次處理的數據量少（通常不超過幾個字節(jié)），只適于數據傳輸率較低的設備。數據的每次讀寫通過 CPU。 缺點 ：在外設進行數據處理時， CPU只能等待。 I/O操作由程序發(fā)起，并等待操作完成。 第五章 設 備 管 理 1 、程序 I/O方式 在程序 I/O方式中 ， 由于 CPU的高速性和 I/O設備的低速性 ， 致使 CPU的絕大部分時間都處于等待 I/O設備完成數據 I/O的循環(huán)測試中 ， 造成對 CPU的極大浪費 。 以數組為傳送單位 第五章 設 備 管 理 3. “瓶頸”問題 圖 54 單通路 I/O系統(tǒng) 設備 1設備 2設備 3設備 4設備 5設備 6設備 7控制器 1控制器 2控制器 3控制器 4通道 1通道 2存儲器第五章 設 備 管 理 圖 55 多通路 I/O系統(tǒng) I / O 設備控制器 1控制器 2通道 1通道 2存儲器I / O 設備I / O 設備I / O 設備第五章 設 備 管 理 總線系統(tǒng) 圖 56 總線型 I/O系統(tǒng)結構 C P U 存儲器磁盤控制器打印機控制器?其它控制器磁盤驅動器打印機系統(tǒng)總線第五章 設 備 管 理 I/O控制方式 DMA控制器的出現 ，使 I/O方式 在傳輸單位上發(fā)生了變化，即從以” 字節(jié) ”為單位的傳輸擴大到以“ 數據快 ”為 單位進行傳輸，從而大大的改善了塊設備的 I/O性能。 它 含有多個非分配型子通道 ， 因而這種通道既具有很高的數據傳輸速率 ， 又能獲得令人滿意的通道利用率 。 以數組為傳送單位 第五章 設 備 管 理 3) 數組多路通道 (Block Multiplexor Channel) 數組 選擇通道 雖有很高的傳輸速率 ， 但它卻每次只允許一個設備傳輸數據 。 這種通道雖然可以連接多臺高速設備 ， 但由于它 只含有一個分配型子通道 ， 在一段時間內只能執(zhí)行一道通道程序 ， 控制一臺設備進行數據傳送 ， 致使當 某臺設備占用了該通道后 ， 便一直由它獨占 ， 即使是它無數據傳送 ， 通道被閑置 ， 也不允許其它設備使用該通道 ， 直至該設備傳送完畢釋放該通道 。 但I/O通道 又與一般的處理機不同 ， 主要表現在以下兩個方面： 一是 其指令類型單一 ， 這是由于通道硬件比較簡單 ， 其所能執(zhí)行的命令 ， 主要局限于與 I/O操作有關的指令； 二是 通道沒有自己的內存 ， 通道所執(zhí)行的通道程序是放在主機的內存中的 ， 換言之 ， 是通道與 CPU共享內存 。 第五章 設 備 管 理 2. 設備控制器的組成 圖 62 設備控制器的組成 數據寄存器控制/ 狀態(tài)寄存器數據線I / O 邏輯?控制器與設備接口1控制器與設備接口 i數據狀態(tài)控制數據狀態(tài)控制?地址線控制線C P U 與控制器接口 控 制 器 與設 備 接 口第五章 設 備 管 理 I/O通道 *** 1. I/O通道 (I/O Channel)設備 的引入 實際上 ， I/O通道 是一種 特殊的處理機 。 比如打印機 的幾個按鈕 發(fā)送的信息 第五章 設 備 管 理 設備控制器 1. 設備控制器的基本功能 1) 接收和識別命令 (接收 CPU發(fā)來的 Read、 Format等 15條 ) 2) 數據交換 (CPU與控制器、控制器與 CPU之間的數據交換 ) 3) 標識和報告設備的狀態(tài) (就緒否 ) 4) 地址識別 (各寄存器的地址 ) 5) 數據緩沖 (接收主機傳來的高速數據，然后在以低速傳到 I/O設備 ) 6) 差錯控制 CPU與 I/O接口之間是并行傳輸數據。 它是指通過虛擬技術將 一臺獨占設備 變換為 若干臺邏輯設備 ，供若干個用戶 (進程 )同時使用，通常把這種經過虛擬技術處理后的設備，稱為 虛擬設備 第五章 設 備 管 理 ? 從設備 的管理角度看，設備可分為（ 獨占設備 ）、（ 共享設備 ）、（ 虛擬設備 ）。它是指在一段時間內只允許一個用戶 (進程 )訪問的設備，即 臨界資源 ； 因而，對多個并發(fā)進程而言，應互斥地訪問這類設備，系統(tǒng)一旦把這類設備分配給某進程后，便由該進程獨占，直至用完釋放，應當注意，獨占設備的分配有可能引起進程死鎖； ? 共享設備 (磁盤 )。傳輸速率低。 其基本單位是字符， 故稱為字符設備。 磁盤設備的基本特征是 : 1)傳輸速率較高 ，通常每秒鐘為幾兆位； 2)另一特征是可尋址，即對它可 隨機地讀 /寫任一塊 ； 3)磁盤設備的 I/O常采用 DMA方式。 由于信息的存取總是以數據塊為單位， 故而得名。 ? 高速設備 ， 這是指其傳輸速率在數百千個字節(jié)至數十兆字節(jié)的一類設備。 ? 中速設備 ，這是指其傳輸速率在每秒鐘數千個字節(jié)至數萬個字節(jié)的一類設備。 第五章 設 備 管 理 I/O 系 統(tǒng) I/O設備 1. I/O設備的類型 1) 按傳輸速率分類 ? 低速設備 ，這是指其傳輸速率僅為每秒鐘幾個字節(jié)至數百個字節(jié)的一類設備。 設備管理 的主要功能 ：緩沖區(qū)管理、設備分配、設備處理、虛擬設備、及實現設備獨立性。第五章 設 備 管 理 第六章 設備管理 I/O系統(tǒng) I/O控制方式 緩沖管理 設備分配 設備處理 磁盤存儲器管理 第五章 設 備 管 理 設備管理 的對象 ：主要是 I/O設備，還可能是 I/O通道。 設備管理 的基本任務 ：提高利用率，提高速度。 外設的 特點： 種類 多 差異 大 (控制和速度 ) 外設 管理目的 包括： 外設資源的 控制 外設資源的 共享 提高外設資源的 利用率 。典型設備有鍵盤、 鼠標器、語音的輸入和輸出等設備。典型設備有 :行式打印機、激光打印機等。 典型的高速設備有磁帶機、 磁盤機、 光盤機等 第五章 設 備 管 理 2) 按信息交換的單位分類 ? 塊設備 (Block Device)，這類設備用于存儲信息。 典型的塊設備是 磁盤 ，每個盤塊的大小為 512 B~4 KB。 ? 字符設備 (Character Device)，用于數據的輸入和輸出。 如交互式終端、打印機等。 字符設備在 I／ O時，常采用 中斷驅動 方式 第五章 設 備 管 理 3) 按設備的共享屬性分類 這種分類方式可將 I/O ? 獨占設備 。 它是指在一段時間內 允許多個進程 同時訪問的設備，當然，對于每一時刻而言，該類設備仍然只允許一個進程訪問，顯然，共享設備必須是可尋址的和可隨機訪問的 ? 虛擬設備 。 華中科大 第五章 設 備 管 理 2. 設備與控制器之間的接口 圖 61 設備與控制器間的接口 緩沖 轉換器控制邏輯信號數據數據信號線狀態(tài)信號線控制信號線至設備控制器I / O 設備通常，設備 并不是直接與 CPU進行通信 ，而是與設備控制器通信，因此，在設備與設備控制器之間應有一接口，在該接口中有三種類型的信號。 I/O接口與設備之間是串行傳輸數據。 它具有執(zhí)行 I/O指令的能力 ， 并通過執(zhí)行通道 (I/O)程序來 控制 I/O操作 。 第五章 設 備 管 理 2. 通道類型 1) 字節(jié) 多路通道 (Byte Multiplexor Channel) 圖 53 字節(jié)多路通道的工作原理 控制器 A控制器 B控制器 C控制器 D控制器 N?A1A2A3?子通道 AB1B2B3?子通道 BC1C2C3?子通道 CN1N2N3?子通道 NA1B1C1? A2B2C2…設備以字節(jié)為傳送單位 第五章 設 備 管 理 2) 數組選擇通道 (Block Selector Channel) 字節(jié)多路通道 不適于連接高速設備 ， 這推動了按數組方式進行數據傳送的數組選擇通道的形成 。 可見 ， 這種通道的利用率很低 。 數組 多路通道 是將數組選擇通道傳輸速率高和字節(jié)多路通道能使各子通道 (設備 )分時并行操作的優(yōu)點相結合而形成的一種新通道 。 也正因此 ， 才使該通道能被廣泛地用于連接多臺高 、 中速的外圍設備 ， 其數據傳送是按 數組方式 進行的 。 而 通道 的引入，又使對 I/O操作的組織和數據的傳送，都能獨立的進行而 無須 CPU干涉 。 在該方式中 ， CPU之所以要不斷地測試 I/O設備的狀態(tài) ， 就是因為在 CPU中 無中斷機構 ， 使 I/O設備無法向 CPU報告它已完成了一個字符的輸入操作 。數據的每次讀寫通過 CPU。 第五章 設 備 管 理 圖 67 程序 I/O和中斷驅動方式的流程 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