Системы ввода-вывода эвм

Пути повышения производительности ЭВМ:

1. Увеличение номинального быстродействия, участвующих в операции устройств.

2. Совмещение операций обработки и ввода-вывода.

3. Совмещение нескольких операций ввода-вывода, что особенно важно при наличии разноскоростных устройств ввода-вывода.

4. Совмещение операций обработки, но это актуально только тогда, когда ввод-вывод не является сдерживающим фактором.

Требования к системе ввода-вывода:

1. Обеспечение максимальной эффективной производительности, что возможно сделать при автономных средствах ввода-вывода, процессоров ввода-вывода и отдельных переферийных ЭВМ.

Преимущества: разделение операций ввода-вывода и обработки и возможность их совмещения во времени;

Недостатки: сложность и, следовательно, сложность аппаратуры.

2. Обеспечение минимальной стоимости ЭВМ, что достигается реализацией операций ввода-вывода программным путем. Достоинство: удешевление аппаратуры.

3. Обеспечение возможности изменения состава устройств в вычислительной системе. Это требует стандартизации интерфейсов, что в свою очередь ведет к увеличению аппаратных затрат и временных затрат.

4. Обеспечение возможности модификации отдельных ПУ без нарушения целостности системы.

Проблемы при разработки свв.

1. Возможность реализации ЭВМ с различными ПУ, т.е. машин с переменной конфигурацией. Это необходимо, чтобы настраивать ЭВМ на конкретный класс задач.

2. Параллельная работа процессора над программой и операциями ввода-вывода.

3. Стандартизация и упрощение программируемых операций ввода-вывода и независимость программирования от особенностей ПУ.

4. Обеспечение автоматического распознавания и реакции ядра ЭВМ на многообразие ситуаций в ПУ.

Пути решения.

1. Модульность: каждое ПУ является самостоятельным устройством, чтобы при подсоединении новых ПУ не было изменений текущей конфигурации.

2. Унификация форматов данных, которыми ПУ обменивается с ядром ЭВМ. Это требует преобразования данных к требуемому виду в самих ПУ.

3. Унифицированный интерфейс. Интерфейс – набор шин, соединений, электронных схем, сигналов, алгоритмов (протоколов обмена).

4. Унификация форматов и набора команд процессора для операций ввода-вывода.

О сновы функции свв и ее структура Функции свв

1. Преобразование форматов или квантов информации, принимаемых или передаваемых ПУ в форматы процессора или ОП

2. Определение адреса ОП, где д.б. размещены или считаны сформированные кванты информации.

3. Формирование управляющих сигналов Сi для работы ПУ.

4. Получение и обработка осведомительных сигналов Si от ПУ, характеризующих состояние ПУ.

5. Получение приказов от центральных устройств на выполнение ввода-вывода и формирование сообщений о состоянии СВВ.

6. Синхронизация процессов в ПУ и ЦП и согласование скоростей их работы.

Организационно СВВ состоит из каналов, а физически в СВВ включаются ПУ, интерфейсы, слоты, контроллеры, процессоры ввода-вывода.

Процессор ввода-вывода определяется еще и как канал ввода-вывода.

Структурные схемы свв

1. с каналами (процессорами) в/в. Такая структура характерна для больших ЭВМ и супер ЭВМ. (рис.1)

2. структура в/в с общей шиной (с объединенным системным интерфейсом)

являлась основополагающей для персональных компьютеров (рис.2).

Канал ввода-вывода – совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для организации обмена, управления обмена и непосредственной передачи информации между ЦП и ПУ.