42. Проблемы организации ввода-вывода в ЭВМ. Требования к системе ввода-вывода (СВВ). Типы архитектур СВВ и их особенности.

Назначение – организация взаимодействия между ЦП и внешней средой (в том числе и пользователем), реализуемое ВУ.

Поблемы с-мы ввода/вывода

1.Существует ВУ с разными параметрами

2.Различная скорость работы ЦП и ВУ

3.Асинхронность ЦП и ВУ

Требование к с-ме ввода/вывода:

1.Согласование ЦП и ВУ для максимального быстродействия

2.Распределение ВУ между различными задачами

3.Управление каждым ВУ

4.Обеспечение дружественного интерфейса с пользователем

Архитектура

1. Прямой ввод/вывод. Используется шина-магистраль (1,2 – возможные положения ОП)

2. Канальный (каналы – селекторные – для одного ВУ, мультиплексорные – для нескольких ВУ).

94

43. Функции и состав контроллера ввода-вывода. Функции и типы каналов ввода-вывода. Реализация канального ввода вывода.

Контроллер: в текущий момент времени выполняет одну команду ввода-вывода, получаемую от процессора или канала, и одновременно обслуживает одно внешнее устройство.

В его функции входит:

1.Опознание своего адреса выборки.

2.Подтверждение готовности внешних устройств.

3.Управление операциейво внешнем устройстве.

4.Согласование форматов данных.

5.Согласование скоростей передачи (буферизация).

6.Фиксация момента и характера операции ввода-вывода. Контроллер должен содержать:

1.Селектор адреса (логическая схема, выдающая разрешающий сигнал на один адрес).

2.Регистры управления (содержит команду) и состояния. Состояния характеризуются следующими битами: DONE, BUSY, ERROR, часто применяются биты приоритета.

3.Буферные регистры данных,которые служат длясогласования форматов искоростейпередачи.

Канал:

1.Выполняет целую канальную программу из многих команд.

2.Допускает одновременное управление несколькими внешними устройствами. В его функции входит:

1.Опознание своего адреса и подтверждения готовности.

2.Прием команд процессора, инициализирующих работу канала, и нахождения в памяти своей канальной программы.

3.Поиск контроллера и внешнего устройства, участвующего в операции, и проверки их готовности.

4.Запуск канальной программы и управление обменом.

5.Сообщение центрального процессора о завершении операции и всей программы. Канал представляет собой специализированный процессор с расширенными управлениями, и

ограниченный арифметическими возможностями.

Типы каналов :

1.Мультиплексные (обслуживают много ВУ, но медленных).

2.Селекторные (обслуживают мало ВУ, но быстродействующих).

Косвенный (канальный) ввод-вывод

Отличительная особенность канального ввода-вывода - процессор освобождается от управления внешними устройствами, функция процессора заключается в инициализации запуска канальных программ и завершении операции ввода-вывода, выполняемой с помощью канала, по соответствующему признаку из канала (по существу это многопроцессорная система).

95

44. Программно-управляемые способы управления вводом-выводом. Состав и структура контроллера для несовмещенного ввода-вывода.

Процессор «висит» на флаге готовности, ему приходится долго ждать. Доминирующий элемент передачи – ВУ. Скорость обслуживания ВУ высокая. Производительность системы в целом невысокая. Применяется в тех системах, где вычислительная обработка не главное. Основная задача

– выдача управляющих сигналов, встраиваемые устройства.

2. Ввод-вывод по программному прерыванию

Инициализация ввода-вывода

Запрос ву на выполнение передачи

Завершение тек команды

Да Приоритет Обработка прерывания достаточен

Нет передача

Продолжаем

выполнение прогр. ЦП

97

Доминирующим является процессор. Скорость обслуживания внешних устройств невысокая, зато можно обслуживать несколько устройств, контролируя приоритеты их запросов.

Контроллер несовмещенного ввода-вывода:

Основы узла контроллера несовмещенного ввода-вывода (КНВВ):

−Селектор Адреса, который выдает на выходе единицу (разрешающий сигнал), только для одного адреса (своего адреса);

−РгУС – регистр управления и состояния, который принимает от шины управления

команду ввода-вывода, а на выход передает состояние ВУ до и после выполнения команды.

процессора. Если надо, обеспечивает передачу как по Записи, так и по Чтению,

– & - ключ.

98