計(jì)算機(jī)設(shè)備管理相關(guān)資料-展示頁(yè)
2025-02-21 16:52本頁(yè)面
【正文】 設(shè)備控制器的組成 數(shù)據(jù)寄存器控制/狀態(tài)寄存器I/O邏輯控制器與設(shè)備接口1控制器與設(shè)備接口2數(shù)據(jù)線地址線控制線CPU與控制器接口??數(shù)據(jù)狀態(tài)控制數(shù)據(jù)狀態(tài)控制控制器與設(shè)備接口 ?設(shè)備控制器的主要任務(wù) 1）接收和識(shí)別命令 2）數(shù)據(jù)交換 3）了解設(shè)備的狀態(tài) 4）地址識(shí)別 設(shè)備通道 ?雖然設(shè)備控制器可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，但當(dāng)外設(shè)很多時(shí)， CPU負(fù)擔(dān)過重，為此在 CPU與控制器之間增加 設(shè)備通道 ， 實(shí)現(xiàn)對(duì)所有外設(shè)的統(tǒng)一管理。 設(shè)備間的差異 ?數(shù)據(jù)率 ? 管理程序 ? 控制的復(fù)雜度 ? 數(shù)據(jù)的傳送單位 ? 數(shù)據(jù)編碼 ? 出錯(cuò)條件 設(shè)備控制器 設(shè)備控制器或適配器 是 I/O設(shè)備的電子部分，它是 CPU與 I/O設(shè)備之間的接口，它接收從 CPU發(fā)來的命令，并控制 I/O設(shè)備工作。 字符設(shè)備 ：鍵盤、行式打印機(jī)。 ? 在設(shè)備控制器中設(shè)置控制 /狀態(tài)寄存器 I/O 設(shè)備管理概述 I/O管理的功能 ?監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài) ?進(jìn)行設(shè)備分配 ?完成 I/O操作 ?緩沖管理 總線型 I/O系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖形控制器橋/ 內(nèi)存控制器SCS I磁 盤控制器 擴(kuò)展總線接口? 其 它 控 制器打印機(jī)磁盤PCI 總線監(jiān)視器處理器高速緩存內(nèi)存 磁盤IDE 磁盤控制器磁盤磁盤擴(kuò)展總線并行端口 串行端口鍵盤 I/O設(shè)備類型 塊設(shè)備 ：磁盤、磁帶，塊大小 512B~32KB， 通常為 512B。 I/O接口 計(jì)算機(jī)與 I/O設(shè)備或其他系統(tǒng)之間的邏輯控制部件。 ? 并行傳輸 ：每位數(shù)據(jù)需要一根數(shù)據(jù)線，多位數(shù)據(jù)一起傳輸。 總線的數(shù)據(jù)傳輸方式 ? 串行傳輸 ：每次傳送一位，只需一根數(shù)據(jù)線。 CPU 主存 I/O接口 I/O接口 外設(shè) 1 外設(shè) n 系統(tǒng)總線 CPU和主存之間的數(shù)據(jù)交換通過專用總線進(jìn)行，減輕了系統(tǒng)總線的負(fù)擔(dān)。 ，但任何時(shí)刻都只能由一個(gè)設(shè)備向總線發(fā)送信息，所以對(duì)總線的使用需要協(xié)調(diào)。 ? 完成總線上各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送。 ? 通信總線 ：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備之間的信息傳送線。 總線分類 ? CPU內(nèi)部總線 ：寄存器之間，寄存器與 ALU之間。第六章 設(shè)備管理 ● I/O接口 ● 磁盤管理 ● I/O控制方式 ● 緩沖管理 ● 系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線 總線基本概念和分類 ? 兩兩部件獨(dú)立相連，相互通信時(shí)雙方必須停止其他工作，降低了部件的工作效率； ? 隨著計(jì)算機(jī)部件的增多，內(nèi)部連線非常復(fù)雜，不利于系統(tǒng)設(shè)備的擴(kuò)展。 ? 總線是計(jì)算機(jī)中各個(gè)通信模塊共享的，用來在這些部件之間傳送信息的一組導(dǎo)線和相關(guān)的控制和接口部件。 ? 系統(tǒng)總線 ： CPU與主存或 I/O設(shè)備之間的信息傳送線，又稱為外總線。 系統(tǒng)總線的組成 ? 傳送主存單元地址或者 I/O設(shè)備的端口地址。 ? 傳送定時(shí)信號(hào)和命令信息，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和監(jiān)視。 系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu) 任何兩個(gè)部件之間可以直接進(jìn)行信息交流，提高了計(jì)算 機(jī)的靈活性和工作效率，但由于總線是臨界資源，單總線 會(huì)增加總線負(fù)載，影響操作速度。 CPU 主存 I/O接口 I/O接口 外設(shè) 1 外設(shè) n 系統(tǒng)總線 存儲(chǔ)總線 CPU 主存 I/O接口 I/O接口 外設(shè) 1 外設(shè) n 通道 系統(tǒng)總線 存儲(chǔ)總線 I/O總線 通道又稱為 I/O處理機(jī)，統(tǒng)一管理外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)主存與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸，分擔(dān)了 CPU的部分功能。適用于慢速設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)等。 ? 注意： 總線和設(shè)備接口之間總是以并行方式傳送數(shù)據(jù)，但設(shè)備和接口之間可能以并行方式，也可能以串行方式。 接 口 控 制 器 I/O 標(biāo) 準(zhǔn) 接 口 設(shè) 備 控 制 器 I/O 設(shè) 備 外圍設(shè)備與主機(jī)的連接 設(shè)備地址線 控制、狀態(tài)線 數(shù)據(jù)線 CPU ? 實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外圍設(shè)備間的通信和控制； ? 設(shè)備的選擇，操作時(shí)序的協(xié)調(diào)，中斷請(qǐng)求與批準(zhǔn) ? 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖，使主機(jī)與外設(shè)的工作速度匹配； ? 在設(shè)備控制器中設(shè)置一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)緩沖寄存器 ? 接收主機(jī)的命令，提供設(shè)備和接口的狀態(tài)。 塊設(shè)備的特點(diǎn)是速度快、可隨機(jī)訪問 。特點(diǎn)是速度低、不可尋址、 I/O采用中斷驅(qū)動(dòng) 。通常一臺(tái)控制器可控制多臺(tái)同一類型的設(shè)備。 ?設(shè)備通道是特殊的處理機(jī) ?指令單一 ?沒有內(nèi)存 通道的連接方式 計(jì)算機(jī)I/O通道1I/O通道2控制器控制器控制器控制器設(shè)備計(jì)算機(jī)I/O通道1I/O通道2設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備控制器1控制器2．．．．．．．．．?單通路 ?多通路 –設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間有多條通道，增加靈活性。某通道、控制器壞，也不會(huì)影響數(shù)據(jù)交換。 衡量數(shù)據(jù)傳送控制方式原則 ? 數(shù)據(jù)傳送速度高 ? 系統(tǒng)開銷小 ? 充分發(fā)揮硬件資源的能力， I/O設(shè)備忙， CPU等待時(shí)間少 程序直接控制方式 由用戶進(jìn)程直接控制 CPU與外設(shè)之間的信息傳送。 ?CPU在一段時(shí)間內(nèi)只能與一臺(tái)外設(shè)交換數(shù)據(jù)信息 。 中斷驅(qū)動(dòng)方式 為了減少程序直接控制方式中 CPU的等待時(shí)間 ，提高系統(tǒng)并行工作的程度 。 發(fā)指令啟動(dòng)外設(shè)將中斷位置1收到中斷信號(hào)嗎？中斷處理被中斷進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行CPU是否接到啟動(dòng)命令數(shù)據(jù)寄存器滿嗎？控制器發(fā)中斷信號(hào)外設(shè)是否將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)寄存器（a）（b）進(jìn)程調(diào)度程序調(diào)度其它進(jìn)程其它進(jìn)程執(zhí)行 中斷驅(qū)動(dòng)方式的缺點(diǎn)： ?由于數(shù)據(jù)寄存器只能存放一個(gè)字節(jié) ， 造成中斷次數(shù)過多 。 DMA控制方式 中斷方式比程序 I/O方式有效，但它是以字節(jié)為單位進(jìn)行的，且 CPU對(duì) I/O的干預(yù)頻繁。 DMA控制器的組成 增加兩類寄存器： ?內(nèi)存地址寄存器 MAR ?數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器 DＣ CPU控制器控制/狀態(tài)寄存器內(nèi)存地址寄存器忙/閑位 中斷位開始中斷數(shù)據(jù)線信號(hào)線數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器內(nèi)存Count DMA工作過程 存儲(chǔ)器地址增1數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)器減1挪用存儲(chǔ)器周期傳送數(shù)據(jù)字開始設(shè)置MAR和DC的初值啟動(dòng)DMA傳送命令DC=0？是在繼續(xù)執(zhí)行用戶程序的同時(shí)，準(zhǔn)備又一次傳送請(qǐng)求中斷否● 當(dāng) CPU需要從磁盤讀數(shù)據(jù)時(shí)，便向磁盤控制器 DMA發(fā)命令 ● 該命令送命令寄存器 CR
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