第5章設備管理-在線瀏覽
2025-03-31 02:16本頁面
【正文】 ”狀態(tài)；對于輸出設備，在啟動輸出后，只有設備讓數(shù)據(jù)寄存器做好了接收數(shù)據(jù)的準備，它才會把狀態(tài)寄存器置成 “準備就緒 ”狀態(tài)。n 通道不同與一般的處理機：n 通道的指令類型單一，主要局限于與 I/O操作有關(guān)的指令n 通道沒有自己的內(nèi)存，通道所執(zhí)行的通道程序是存放在主機的內(nèi)存中的，即通道與 CPU共享內(nèi)存。n 內(nèi)存地址：標明數(shù)據(jù)傳送時內(nèi)存的首址。n 通道程序結(jié)束位 R0， 表示通道程序是否結(jié)束。11 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線n 系統(tǒng)總線n ISAn EISAn VESAn PCI 12 I/O(數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送 )控制方式控制方式 程序直接控制方式中斷控制方式 DMA方式 通道控制方式 13程序直接控制方式程序直接控制方式n 程序直接控制方式是指由用戶進程直接控制內(nèi)存或CPU和外圍設備之間進行信息傳送的方式。早期的計算機系統(tǒng)中所用的方式n 在數(shù)據(jù)傳送過程中，必不可少的一個硬件設備是設備控制器，它是操作系統(tǒng)軟件和硬件設備之間的接口，它接收 CPU的命令，并控制 I/O設備進行實際的操作。 另一條是測試設備控制器中狀態(tài)寄存器內(nèi)容的指令，比如記為 Test。這種數(shù)據(jù)傳輸方式，就是指用戶進程使用 Start指令啟動設備后，不斷地執(zhí)行 Test指令，去測試所啟動設備的狀態(tài)寄存器。由于數(shù)據(jù)傳送過程中輸入和輸出的情況比較類似，下面只給出輸出數(shù)據(jù)時的工作過程。 （ 2）將需輸出數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器。 （ 4）輸出設備將數(shù)據(jù)緩沖寄存器中的數(shù)據(jù)取走進行實際的輸出。能夠引起中斷的事件稱為 “中斷源 ”，它們可能是計算機的一些異常事故或其他內(nèi)部原因（比如缺頁），更多的是來自外部設備的輸入輸出請求。n 為了減少程序循環(huán)測試方式中 CPU進行的測試和等待時間，為了提高系統(tǒng)并行處理的能力，利用設備的中斷能力來參與數(shù)據(jù)傳輸是一個很好的方法。 1617（ 1）進程需要數(shù)據(jù)時，將允許啟動和允許中斷的控制字寫入設備控制狀態(tài)寄存器中，啟動該設備進行輸入操作。操作系統(tǒng)進程調(diào)度程序調(diào)度其他就緒進程占用處理機。 CPU在接收到中斷信號之后，轉(zhuǎn)向中斷處理程序。（ 5）在以后的某一時刻，操作系統(tǒng)進程調(diào)度程序選中提出的請求并得到獲取數(shù)據(jù)的進程，該進程從約定的內(nèi)存特定單元中取出數(shù)據(jù)繼續(xù)工作。其基本思想是在外設和主存之間開辟直接的數(shù)據(jù)交換通路。 （ 2）所傳送的數(shù)據(jù)是從設備送內(nèi)存，或者相反。1920n DMA控制器中包含有四個寄存器：數(shù)據(jù)緩沖寄存器，控制狀態(tài)寄存器，內(nèi)存地址寄存器和傳送字節(jié)數(shù)計數(shù)器。每個字節(jié)傳輸后，地址寄存器內(nèi)容自動增 1，字節(jié)計數(shù)器自動減 1。與 DMA方式不同的是，在通道控制方式中，數(shù)據(jù)傳送方向存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存始址及傳送的數(shù)據(jù)塊長度均由一個專門負責輸入 /輸出的硬件 —— 通道 來控制。 22n 通道方式是 DMA方式的發(fā)展，可進一步減少 CPU的干預，即把對一個數(shù)據(jù)塊的讀（或?qū)懀閱挝坏母深A，減少為對一組數(shù)據(jù)塊的讀（或?qū)懀┘坝嘘P(guān)的控制和管理為單位的干預n 可實現(xiàn) CPU、 通道和 I/O設備三者的并行工作23通道方式的數(shù)據(jù)傳送結(jié)構(gòu) 24通道控制方式的數(shù)據(jù)過程（ 1）當進程要求設備輸入時， CPU發(fā)指令指明 I/O操作、設備號和對應通道。（ 3）設備按通道指令的要求，把數(shù)據(jù)送往內(nèi)存指定區(qū)域。（ 5）中斷處理結(jié)束后， CPU返回到被中斷進程處繼續(xù)執(zhí)行。25 緩沖技術(shù)緩沖技術(shù) 緩沖的引入n “緩沖 ”即是過渡一下的意思。否則，快者就不得不等待慢者，從而影響了快者速度的發(fā)揮n 減少對 CPU的中斷次數(shù)，放寬對中斷響應時間的限制 : 若 I/O操作每傳輸一個字節(jié)就產(chǎn)生一次中斷，那么系統(tǒng)花費在 I/O處理上的時間就會直線上升。n 提高 CPU和 I/O設備之間的并行性26n 可見，在處理 I/O時，引入緩沖技術(shù)是非常有必要的。n 緩沖的實現(xiàn)有兩種方法：一種是采用專門的硬件寄存器，比如設備控制器里的數(shù)據(jù)寄存器，這是 “硬件緩沖 ”；另一種是在內(nèi)存儲器中開辟出 n個單元，作為專用的 I/O緩沖區(qū)，以便存放輸入 /輸出的數(shù)據(jù)，這種內(nèi)存緩沖區(qū)就是 “軟件緩沖 ”。27 緩沖的種類緩沖的種類 根據(jù)系統(tǒng)設置緩沖區(qū)的個數(shù)，可以分為單緩沖、雙緩沖、多緩沖以及緩沖池等四種。是操作系統(tǒng)提供的最簡單的一種緩沖形式。如： 下圖 (a)表示單緩沖
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