【正文】 。 這種通道雖然可以連接多臺高速設(shè)備 ， 但由于它只含有一個分配型子通道 ， 在一段時間內(nèi)只能執(zhí)行一道通道程序 ， 控制一臺設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳送 ， 致使當(dāng)某臺設(shè)備占用了該通道后 ， 便一直由它獨占 ， 即使是它無數(shù)據(jù)傳送 ， 通道被閑置 ， 也不允許其它設(shè)備使用該通道 ， 直至該設(shè)備傳送完畢釋放該通道 。 如打印機 。 ?當(dāng)一個子通道控制的某臺外設(shè)交換了一個字節(jié)后 ，就轉(zhuǎn)向下一個子通道 ， 以控制下一臺設(shè)備傳送一個字節(jié) 。 26 2022/1/4 I/O通道 ? I/O通道的分類 ?字節(jié)多路通道 ?數(shù)據(jù)選擇通道 ?數(shù)組多路通道 27 2022/1/4 通道的種類 ? 字節(jié)多路通道： ?字節(jié)多路通道是以字節(jié)為基本傳輸單位 ， 通常含有許多非分配型子通道 ， 其數(shù)量從幾十到數(shù)百個 ，每一個子通道連接一臺 I/O設(shè)備 ， 并控制該設(shè)備的 I/O操作 。 通道在 CPU的控制下獨立地執(zhí)行通道程序 ， 對外部設(shè)備的 I/O操作進行控制 ， 以實現(xiàn)內(nèi)存與外設(shè)之間成批的數(shù)據(jù)交換 。 不僅數(shù)據(jù)傳輸獨立于 CPU,而且 I/O操作的組織管理也獨立于 CPU。當(dāng)用戶發(fā)出 I/O請求后 ， CPU就把該請求全部交由通道去完成 。 ? 在微型機中的控制器 ， 常做成印刷電路卡 ， 因而也常稱為接口卡 17 2022/1/4 設(shè)備控制器的基本功能 ? 接收和識別命令 ? 數(shù)據(jù)交換 ? 標(biāo)識和報告設(shè)備的狀態(tài) ? 地址識別 ? 數(shù)據(jù)緩沖 ? 差錯控制 18 2022/1/4 設(shè)備控制器的組成 ? 由于設(shè)備控制器位于 CPU與設(shè)備之間 ， 它既要與 CPU通信 ， 又要與設(shè)備通信 ， 還應(yīng)具有按照CPU所發(fā)來的命令去控制設(shè)備的工作的功能 ，因此現(xiàn)有的大多數(shù)控制器都是由三部分組成 ?設(shè)備控制器與處理機的接口 ?設(shè)備控制器與設(shè)備的接口 ?I/O邏輯 19 2022/1/4 設(shè)備控制器的組成 數(shù)據(jù)寄存器控制/ 狀態(tài)寄存器數(shù)據(jù)線I / O 邏輯?控制器與設(shè)備接口1控制器與設(shè)備接口 i數(shù)據(jù)狀態(tài)控制數(shù)據(jù)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(shè) 備 接 口20 2022/1/4 I/O 21 2022/1/4 I/O 22 2022/1/4 I/O通道 雖然在 CPU與 I/O設(shè)備之間增加了設(shè)備控制器后，已能大大減少 CPU對 I/O的干預(yù)，但當(dāng)一個系統(tǒng)配置的設(shè)備較多時， I/O操作較為頻繁的情況下， CPU可能完全陷入 I/O處理，這樣會大大地降低計算機系統(tǒng)的效率，解決的方法就是用到 通道技術(shù) 。 ? 是一個可編址設(shè)備 ， 每一個地址對應(yīng)一個設(shè)備 。 緩沖 轉(zhuǎn)換器控制邏輯信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號線狀態(tài)信號線控制信號線至設(shè)備控制器I / O 設(shè)備16 2022/1/4 ? 設(shè)備控制器主要負責(zé)控制一個或多個 I/O設(shè)備 ，以實現(xiàn) I/O設(shè)備和計算機之間的數(shù)據(jù)交換 。 ? 控制信號線 作為由設(shè)備控制器向 I/O設(shè)備發(fā)送控制信號時的通路 。 即臨界資源 。 特征：速率較低 、 不可尋址 、 中斷驅(qū)動 。特征：速率高（幾兆）、可尋址（可隨機訪問任一塊）、 DMA方式驅(qū)動。 如打印機 ? 高速設(shè)備：每秒數(shù)百 K到數(shù)兆 。 10 2022/1/4 I/O設(shè)備 I/O設(shè)備的類型 按使用特性分 ? 存儲設(shè)備：用以存儲信息的主要設(shè)備 ? 輸入輸出設(shè)備：輸入設(shè)備 ,輸出設(shè)備 ,交互式設(shè)備 11 2022/1/4 I/O設(shè)備的分類 按傳輸速率分 ? 低速設(shè)備：每秒幾個到數(shù)百字節(jié) 。特點：傳輸速率高，可尋址， DMA控制方式 ?隱藏了磁盤的二維結(jié)構(gòu) ?將抽象命令映射為低層操作 ? 流設(shè)備接口 ?字符設(shè)備。 其合理的層次組織排列順序是 (2022) I/O軟件 、 設(shè)備無關(guān)軟件 、 設(shè)備驅(qū)動程序 、 中斷處理程序 B、 用戶級 I/O軟件 、 設(shè)備無關(guān)軟件 、 中斷處理程序 、 設(shè)備驅(qū)動程序 C、 用戶級 I/O軟件 、 設(shè)備驅(qū)動程序 、 設(shè)備無關(guān)軟件 、 中斷處理程序 D、 用戶級 I/O軟件 、 中斷處理程序 、 設(shè)備無關(guān)軟件 、 設(shè)備驅(qū)動程序 用戶程序發(fā)出磁盤 I/O請求后 ， 系統(tǒng)的處理流程是：用戶程序 系統(tǒng)調(diào)用處理程序 設(shè)備驅(qū)動程序 中斷處理程序 。 3 2022/1/4 ? 方便用戶使用 I/O設(shè)備 ?隱藏物理設(shè)備的細節(jié) ?與設(shè)備的無關(guān)性 ? 提高 CPU和 I/O設(shè)備的利用率 ?提高 CPU和 I/O設(shè)備的利用率 ?對 I/O設(shè)備進行控制 ? 為用戶的共享設(shè)備時提供方便 ?確保對設(shè)備的正確共享 ?錯誤處理 4 2022/1/4 I/O系統(tǒng)的層次和結(jié)構(gòu)模型 ? I/O層次結(jié)構(gòu) ?用戶層 I/O軟件 ?設(shè)備獨立性軟件 ?設(shè)備驅(qū)動程序 ?中斷處理程序 5 2022/1/4 I/O層次結(jié)構(gòu) ? 用戶層軟件 設(shè)備獨立性軟件 設(shè)備驅(qū)動程序 中斷處理程序 硬件 實現(xiàn)與用戶交互的接口，產(chǎn)生 I/O請求 負責(zé)實現(xiàn)與設(shè)備驅(qū)動器的統(tǒng)一接口、設(shè)備命名，設(shè)備的保護，設(shè)備的分配與釋放，緩沖等。 于是 ，對于設(shè)備本身 ， 有一個如何有效利用的問題；對于設(shè)備和 CPU， 有一個如何發(fā)揮并行工作能力的問題；對于設(shè)備和用戶 ， 有一個如何方便使用的問題 。1 2022/1/4 第 6章 設(shè)備管理 ? “ 設(shè)備 ” 泛指計算機系統(tǒng)中的外部設(shè)備 ， 即除主機以外的其他所有設(shè)備 。 在多道程序設(shè)計環(huán)境下 ， 計算機系統(tǒng)允許多個用戶作業(yè)同時在內(nèi)存 ， 它們的運行勢必涉及到 I/O設(shè)備 。 2 2022/1/4 設(shè)備管理的任務(wù) ? 是完成用戶提出的 I/O請求，為用戶分配 I/O設(shè)備，提高 CPU與 I/O設(shè)備的利用率，提高 I/O設(shè)備的速度，方便用戶使用 I/O設(shè)備。 與硬件直接相關(guān)，負責(zé)具體實現(xiàn)系統(tǒng)對設(shè)備發(fā)出的操作指令，驅(qū)動 I/O設(shè)備工作的驅(qū)動程序 保護環(huán)境，轉(zhuǎn)入相應(yīng)處理程序，恢復(fù)現(xiàn)場等 執(zhí)行 I/O操作 6 2022/1/4 操作系統(tǒng)的 I/O子系統(tǒng)通常由四個層次組成 ， 每一層明確定義了與鄰近層次的接口 。 其中 ， 計算數(shù)據(jù)所在磁盤的柱面號 、 磁頭號 、 扇區(qū)號的程序是 （ 2022,2022） A、 用戶程序 B、 系統(tǒng)調(diào)用處理程序 C、 設(shè)備驅(qū)動程序 D、 中斷處理程序 7 2022/1/4 I/O層次視圖 ? 用戶層軟件 設(shè)備獨立性軟件 設(shè)備驅(qū)動程序 中斷處理程序 硬件 I/O系統(tǒng)接口 RW/HW接口 8 2022/1/4 I/O系統(tǒng)接口 ? 塊設(shè)備接口 ?塊設(shè)備：數(shù)據(jù)的存取和傳輸都是以數(shù)據(jù)塊為單位的設(shè)備。特點：傳輸速率低，不可尋址，中斷驅(qū)動方式 ?Get操作和 put操作 ?Incontrol指令 ? 網(wǎng)絡(luò)接口 9 2022/1/4 I/O設(shè)備和設(shè)備控制器 ? I/O設(shè)備由執(zhí)行 I/O操作的機械部分和執(zhí)行控制 I/O的電子部件 （ 設(shè)備控制器 ）組成 。 如鍵盤 、鼠標(biāo) ? 中速設(shè)備：每秒數(shù)千到數(shù)萬字節(jié) 。 如磁盤 、 磁帶 12 2022/1/4 按信息交換的單位分類 ? 塊設(shè)備 ： I/O傳輸?shù)膯挝皇菈K，如磁盤、磁帶。 ? 字符設(shè)備： I/O傳輸?shù)膯挝皇亲止?jié) ， 如打印機 、modem等 。 13 2022/1/4 按設(shè)備共享屬性分類 ? 獨占型設(shè)備：在任一段時間內(nèi)最多有一個進程占用它 ， 字符設(shè)備及磁帶機屬獨占型設(shè)備 。 ? 共享型設(shè)備：多個進程對它的訪問可以交叉進行 ，除磁帶機外的塊設(shè)備屬共享設(shè)備 ? 虛擬設(shè)備： 在一類設(shè)備上模擬另一類設(shè)備 ， 常用共享設(shè)備模擬獨占設(shè)備 ， 用高速設(shè)備模擬低速設(shè)備 ，被模擬的設(shè)備稱為虛 擬 設(shè)備 14 2022/1/4 設(shè)備與控制器之間的接口 ? 通常 ， 設(shè)備不是直接與 CPU進行通信 ， 而是與設(shè)備控制器通信 ， 因此在 I/O設(shè)備中應(yīng)含有與設(shè)備控制器間的接口 ， 在該接口中有三種類型的信號 ， 各對應(yīng)一條信號線 緩沖 轉(zhuǎn)換器控制邏輯信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號線狀態(tài)信號線控制信號線至設(shè)備控制器I / O 設(shè)備15 2022/1/4 設(shè)備與控制器之間的接口 ? 數(shù)據(jù)信號線 用于在設(shè)備和設(shè)備控制器之間傳送數(shù)據(jù)信號 。 ? 狀態(tài)信號線 用于傳送指示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的信號 。 它是 CPU與 I/O設(shè)備之間的接口 ， 接收從 CPU發(fā)來的命令 ， 并控制 I/O設(shè)備工作 ， 以使 CPU從繁雜的設(shè)備控制事務(wù)中解脫出來 。 ? 設(shè)備控制器可分為兩類 ， 一類用于控制字符設(shè)備的控制器 ， 另一類是用于控制塊設(shè)備的控制器 。 23 2022/1/4 ? 通道方式的目的使一些原來由 CPU處理的 I/O