【正文】 （ 1） I/O測試指令 （ 2）中斷技術(shù) 使 CPU利用率盡可能不被 I/O降低 使 CPU盡可能擺脫 I/O ? 提高 I/O本身的絕對速度 ? 減少或緩解速度差距 ? ? 使 CPU不等待 I/O ? 進一步改善 ? 提高設(shè)備利用率 ? 在設(shè)備與主機的硬連接上，引入總線，節(jié)省連線并提供配置擴充與改變時的靈活性；引入控制器，擴大設(shè)備與主機間的相互適用范圍 小結(jié)：控制器與設(shè)備的分離 ， 循環(huán)測試到中斷 ， 對 CPU編程式的 I/O到 DMA， 聯(lián)機 I/O到假脫機 四、設(shè)備有關(guān)技術(shù) （虛擬設(shè)備）技術(shù) 一個虛擬設(shè)備 一個資源轉(zhuǎn)換技術(shù) （用空間，如輸入，輸出等換取 CPU時間） 解決問題： 在進程所需物理設(shè)備不存在或被占用時使用該設(shè)備 假若進程打開打印機特殊文件后幾小時內(nèi)無所事事，其他進程什么都打印不了！ 解決方案： ? 創(chuàng)建值班（精靈）進程（ daemon）、 SPOOLing目錄 ? 進程首先生成要打印的文件，放入 SPOOLing目錄 ? 值班進程：唯一獲準使用打印機特殊文件的進程 用以打印 SPOOLing目錄里的文件 ? 通過禁止對特殊文件的直接使用、提高了使用效率 打印機的 SPOOLing值班進程 網(wǎng)絡的 SPOOLing值班進程 SPOOLing技術(shù)今天仍被廣泛使用 ? 網(wǎng)絡文件傳送 先把文件送到網(wǎng)絡 SPOOLing目錄，然后網(wǎng)絡值班進程把它取出并傳遞到目標地址 ? Inter電子郵件系統(tǒng) 為了寄郵，調(diào)用電子郵件程序 待發(fā)信存在 SPOOLing中供以后傳輸 ? 注意： SPOOLing只提高設(shè)備利用率，縮短用戶程序執(zhí)行時間，并不提高 CPU利用率 （ 1） 定義：通道是獨立于 CPU的專門負責數(shù)據(jù)輸入 /輸出傳輸工作的處理機，對外部設(shè)備實現(xiàn)統(tǒng)一管理，代替 CPU對輸入 /輸出操作進行控制，從而使輸入，輸出操作可與 CPU并行操作。當一個通道程序控制某臺設(shè)備傳送一個字節(jié)后，通道硬件就控制轉(zhuǎn)去執(zhí)行另一個通道程序，控制另一臺設(shè)備傳送信息 主要連接以字節(jié)為單位的低速 I/O設(shè)備。 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(zhuǎn)去為另一臺傳送字節(jié) （ 3）分類 ? 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。它先為一臺設(shè)備執(zhí)行一條通道指令，然后自動轉(zhuǎn)接，為另一臺設(shè)備執(zhí)行一條通道指令 主要連接高速設(shè)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)。 一旦 CPU發(fā)出指令，啟動通道，則通道獨立于 CPU工作。 通道命令碼：“ 07” 反繞 “ 02” 讀 CCW1 X “07” * X “40” 1 ； CCW2 X “02” 1000 X “00” 200 ； ? 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(nèi)存（也可事先編好放入內(nèi)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：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 （通道程序完成實際 I/O，啟動 I/O設(shè)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 。傳輸速度是 333MHz／ s，未來將達到 1GHz／ s。 CPU響應中斷，控制轉(zhuǎn)給操作系統(tǒng)。從而使磁盤設(shè)備與儲器之間的數(shù)據(jù)傳送不需要 CPU介入，因而減輕了 CPU負擔 當采用 DMA時，除向控制器提供要讀塊的磁盤地址外，還要向控制器提供兩個信息：要讀塊送往內(nèi)存的起始地址和要傳送的字節(jié)數(shù) 當 DMA硬件控制磁盤與存儲器之間進行信息交換時，每當磁盤把一個數(shù)據(jù)讀入控制器的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)時， DMA控制器取代 CPU，接管地址總線的控制權(quán)，并按照 DMA控制器中的存儲器地址寄存器內(nèi)容把數(shù)據(jù)送入相應的內(nèi)存單元中。當操作系統(tǒng)接管 CPU控制權(quán)時，再無需做塊復制的工作了 控制器按照指定存儲器地址，把第一個字節(jié)送入主存 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 被讀取塊磁盤地址 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） 存放輸入數(shù)據(jù)的內(nèi)存起始地址、要傳送的字節(jié)數(shù) 送入 DMA控制器的內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)計數(shù)器 中斷允許位和啟動位置成 1，啟動設(shè)備 ? 發(fā)出傳輸要求的進程進入等待狀態(tài) ? 執(zhí)行指令被暫時掛起，進程調(diào)度其他進程占據(jù) CPU ? 輸入設(shè)備不斷竊取 CPU工作周期，數(shù)據(jù)不斷寫入內(nèi)存 ? 傳送完畢，發(fā)出中斷信號 ? CPU接到中斷信號轉(zhuǎn)入中斷處理程序處理 ? 中斷處理結(jié)束， CPU返回原進程或切換到新的進程 DMA工作原理 —— 竊取總線控制權(quán) CPU向控制器發(fā)出啟動 DMA通知和有關(guān)參數(shù) 控制器向內(nèi)存發(fā)出詢問請求 訪問內(nèi)存（讀、寫） 計數(shù)器減 1 結(jié)束否 發(fā)中斷 N Y DMA的實現(xiàn)流程 （ 1）緩沖技術(shù)的引入 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(shù)。用于需要連續(xù)傳輸，且對數(shù)據(jù)的正確性要求不高而對時間極為敏感的外部設(shè)備，如麥克風、音箱以及電話等 （ 2）中斷傳輸方式 該方式傳送的數(shù)據(jù)量很小，但這些數(shù)據(jù)需要及時處理，以達到實時效果，此方式主要用在鍵盤、鼠標以及游戲手柄等外部設(shè)備上 （ 3）控制傳輸方式 處理主機的 USB設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，包括設(shè)備控制指令、設(shè)備狀態(tài)查詢及確認命令。通常打印機、掃描儀和數(shù)碼相機以這種方式與主機連接 ? 除等時傳輸方式外，其他 3種方式在數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生錯誤時，都會試圖重新發(fā)送數(shù)據(jù)以保證其準確性 USB的傳輸方式 6. SCSI接口技術(shù) ? 小型計算機系統(tǒng)接口 （ Small Computer System Interface） 一個 SCSI I/O設(shè)備控制器 可將新型高速 I/O設(shè)備增加到計算機系統(tǒng)中 ? SCSI 設(shè)備控制器的智能化 I/O控制 降低了計算機系統(tǒng)的負擔 使計算機系統(tǒng)具有更高的 I/O能力 SCSI系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 計算機系統(tǒng) I/O設(shè)備與部件配置的應用技術(shù) 顧名思義： 插入就可用，不需要進行任何設(shè)置操作 7. 即插即用技術(shù)（ Plug and Play） 由于一個系統(tǒng)可以配置多種外部設(shè)備，設(shè)備也經(jīng)常變動和更換，它們都要占有一定的系統(tǒng)資源，彼此間在硬件和軟件上可能會產(chǎn)生沖突。 （ 5）在一定程度上具有“熱插入”、“熱拼接”技術(shù) PnP技術(shù)的功能： （ 1）附加卡的識別與確認 （ 2）資源分配 （ 3）附加卡自動配置 多方面的支持：具有 PnP功能的操作系統(tǒng)、配置管理軟件、軟件安裝程序、設(shè)備驅(qū)動程序等；網(wǎng)絡設(shè)備的 PnP支持；系統(tǒng)平臺的支持（如： PnP主機板、控制芯片組和PnP BIOS等）；各種支持 PnP規(guī)范的總線的 I/O控制卡和部件 8. 網(wǎng)絡 I/O設(shè)備 網(wǎng)絡計算已成為計算機發(fā)展的方向之一 典型網(wǎng)絡 I/O設(shè)備 —— 網(wǎng)絡打印 ? 以往的打印模式 打印機連接到網(wǎng)上 PC上，或連到文件服務器上，提供網(wǎng)絡打印服務 ? 新的網(wǎng)絡打印 采用網(wǎng)絡打印服務器技術(shù)，打印機直接上網(wǎng) 任何數(shù)據(jù)直接送到網(wǎng)絡打印機輸出 ? 打印服務器還能實現(xiàn)多種網(wǎng)絡自動切換：不同網(wǎng)絡環(huán)境中的用戶都可以直接向同一臺打印機發(fā)送打印作業(yè)，打印服務器會自動識別 ? 較強的打印管理功能：可以管理網(wǎng)絡打印驅(qū)動，而且容易安裝和管理；可以實現(xiàn)遠程登錄訪問，進行遠程打印機管理 ? 提高工作效率 ? 分布式的環(huán)境設(shè)置：可以安裝在網(wǎng)絡的任何地方，這種打印服務方式，就顯得更加靈活和滿足需要 ? QoS更好 網(wǎng)絡打印設(shè)備 1.