1. Организация системы ввода-вывода

Вычислительная система делится на две части:

1.Вычислительное ядро(то оборудование и программные средства, которые непосредственно участвуют в решении заданной задачи).

2.Система ввода-вывода(элементы, обеспечивающие общение вычислительного ядра с внешней средой).

Ввод/вывод организуется с помощью ЦП программным методом (с помощью программ ввода/вывода). Может быть несколько контроллеров ввода/вывода. Количество внешних устройств, подключаемых к контроллеру ввода/вывода, может быть различным; характерна шинная организация, где присутствует уннверсапьный интерфейс, объединяющий элементы ядра и системы ввода/вывода.

3 главных элемента:

1)ПВВ

2)КВВ

3)ВУ

а также аппаратный интерфейс.

Процессор ввода-вывода - программируемое устройство, контролирующее процесс I/O, способное самостоятельно организовывать вычислительный процесс.

Контроллер - устройство, управляющее функционированием отдельных блоков ВС и

внешних устройств, например вводом-выводом информации, доступом к памяти, к накопителям на магнитных дисках, дисплеям.

Принципы организации систем ввода-вывода

В основе организации систем ввода-вывода лежат следующие принципы:

• принцип программного управления элементами СВВ;

• адресуемость элементов СВВ (прозрачность доступа для программиста);

• многоуровневая организация СВВ;

• параллельность работы элементов СВВ.

Первое положение распространяет принцип программного управления на элементы системы ввода-вывода Каждое устройство в системе способно выполнять команды, на основе которых строится алгоритм работы с ним и реализуется часть поставленной перед вычислительной системой задачи.

В соответствии со вторым принципом, устройства (элементы) СВВ можно адресовать, т.е. организовать доступ к конкретному¹ устройству по его адресу (номеру). Совокупность устройств можно, таким образом, видеть как группу адресов, если угодно, адресное пространство. Это адресное пространство (или пространства) может быть отдельным, а может входить в другое адресное пространство (например, пространство адресов ячеек памяти).

Принцип многоуровневой организации СВВ, с одной стороны, обеспечивает гибкость системы, сбалансированность по сложности и стоимости ее компонент облегчает изменение ее конфигурации: добавление и замену⁷ отдельных модулей без перепроектирования всей системы. С другой стороны, многоуровневая организация СВВ позволяет осуществить декомпозицию задачи ввода-вывода.

Смысл четвертого положения заключается в том, что различные элементы СВВ как отдельные устройства (группы устройств) могут работать параллельно. В некоторых случаях это ключевым образом влияет на производительность системы, позволяя выполнять больший объем вычислении (ввода-вывода, преобразования информации) за фиксированный промежуток времени. Однако в большинстве случаев значительного повышения производительности добиться не удается. Это объясняется тем, что зачастую выполнение задачи не удается распараллелить вследствие специфики алгоритма даже при наличии такой возможности. Пусть, например, два устройства ввода-вывода могут получать и обрабатывать данные одновременно, но данные, полученные через одно устройство, должны, вследствие алгоритма работы системы, предшествовать данным, полученным от другого устройства — пока не будут получены данные от первого устройства, результаты работы второго не будут востребованы. В этом случае эффективность параллельной работы эгнх устройств сильно снижается, т.к. позволяет устранить лишь потерю информации, введенной во второе устройство до завершения обработки данных в первом. Эту ситуацию стоит сравнить со случаем, когда алгоритм работы системы организован так, что для использования данных от второго устройства не требуется наличия данных от второго.