Работа1 DMA-контроллера
DMA-контроллер4 начинает перенос данных, посылая дисковому контроллеру по шине запрос
чтения (шаг 2). Адрес памяти уже находится на
2
адресной шине, так что контроллер знает, куда пересылать следующее слово из своего буфера.
Запись в память2 является еще одним стандартным циклом шины (шаг 3). Когда запись закончена, контроллер диска посылает сигнал подтверждения контролеру2DMA (шаг 4).
Затем |
контролер |
DMA |
увеличивает |
|
3 |
и уменьшает значение |
|
используемый адрес памяти1 |
|||
счетчика байтов. |
|
|
|
Операционные системы |
31 |
Работа1 DMA-контроллера
После этого шаги4 2, 3 и 4 повторяются, пока значение счетчика не станет равным нулю. По завершении цикла копирования 2контроллер DMA инициирует прерывание процессора, сообщая ему о завершении операции ввода-вывода.
Особенность работы шины в этом процессе обмена данными. Шина2 может работать в двух
режимах: пословном и поблочном. В первом случае
2
контроллер DMA выставляет запрос на перенос
одного слова и получает его. Если процессору также |
|
3 |
он работает с кэш- |
нужна эта шина (в основном1 |
|
памятью), ему приходится подождать.
Операционные системы |
32 |
Этот механизм называется захватом цикла, потому что контроллер устройства периодически забирает случайный цикл шины у центрального процессора, слегка тормозя его.
Ц и к л к о м а н д ы 
Цикл |
Цикл |
Цикл |
Цикл |
Цикл |
Цикл |
|
процессора |
процессора |
процессора |
процессора |
процессора |
процессора |
|
Выборка |
Декодиро- |
Выборка |
Выполнение |
Сохранение |
Прерывание |
|
вание |
||||||
команды |
операнда |
команды |
результата |
процесса |
||
команды |
||||||
|
|
|
|
|
Точки |
Точка |
прерывания DMA |
прерывания |
Операционные системы |
33 |
Работа1 DMA-контроллера
Приостановка процессора4 происходит только при необходимости использования шины. После
этого устройство DMA выполняет передачу слова и
2
возвращает управление процессору.
Однако это не является прерыванием: процессор не сохраняет 2контекст с переходом к выполнению другого задания. Он просто делает
паузу на время одного цикла шины.
2
3
1
Операционные системы |
34 |
Работа1 DMA-контроллера
В блочном режиме4 работы контроллер DMA занимает шину на серию пересылок (пакет). Этот
режим более эффективен, однако при переносе
2
большого блока центральный процессор и другие
устройства могут быть заблокированы на
существенный промежуток времени.
2
При большом количестве устройств ввода-
вывода от подсистемы 2ввода-вывода требуется спланировать в реальном масштабе времени (в
котором работают внешние устройства) запуск и |
|
3 |
количества разных |
приостановку большего1 |
|
драйверов. |
|
Операционные системы |
35 |
Работа1 DMA-контроллера
С другой4 стороны, необходимо
минимизировать |
загрузку процессора задачами |
||
ввода-вывода. |
|
2 |
|
|
|
|
|
Решение этих задач достигается на основе |
|||
многоуровневой |
приоритетной |
схемы |
|
обслуживания |
прерываний. |
Для |
обеспечения |
|
2 |
|
|
приемлемого уровня реакции все драйвера |
|||
распределяются |
по нескольким приоритетным |
||
|
2 |
|
|
уровням в соответствии с требованиями по времени |
|||
реакции и временем использования процессора. |
|||
|
3 |
схемы задействуется |
|
Для реализации приоритетной1 |
|||
общий диспетчер прерываний ОС. |
|
||
Операционные системы |
36 |
Устройства ввода
4.2.3. Согласование скоростей обмена и кэширование
|
данных |
|
Пользовательский процесс |
||
Ввод |
T |
M |
C |
||
|
Без |
|
|
||
|
буферизации |
|
Пользовательский процесс |
||
Ввод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одинарная |
Перемещение |
|||
|
буферизация |
||||
|
|
Пользовательский процесс |
|||
Ввод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двойная |
Перемещение |
|||
|
буферизация |
|
Пользовательский процесс |
||
Ввод |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Циклическая |
|
|
Перемещение |
|
|
|
||||
|
|
||||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|||
|
буферизация |
|
|
||
Операционные системы |
37 |
4.2.3. Согласование скоростей обмена и кэширование
данных
При обмене данными всегда возникает задача
T C
согласования скоростей работы устройств. Решение этой задачи достигается буферизацией данных.
Вподсистеме ввода-вывода часто используется буферизация в оперативной памяти.
Однако буферизация только на основе оперативной памяти часто оказывается недостаточной из-за большой разницы скоростей работы оперативной памяти и внешнего устройства объема оперативной памяти может просто не хватить.
Вэтих случаях часто используют в качестве буфера дисковый файл, называемый спул-файлом (пример применения - вывод данных на принтер).
Операционные системы |
38 |
4.2.3. Согласование скоростей обмена и кэширование данных
Другим |
решением |
проблемы |
является |
|
T |
|
C |
использование большой буферной памяти в |
|||
контроллерах |
внешних |
устройств |
(пример |
применения буферная память графических дисплеев). При рассмотрении различных методов буферизации нужно учитывать, что существует, как отмечалось, два типа устройств - блочные и
символьные.
Первые сохраняют информацию блоками фиксированного размера и передают ее поблочно (диски, ленты).
Операционные системы |
39 |
4.2.3. Согласование скоростей обмена и кэширование данных
Вторые выполняют |
передачу |
в виде |
T |
байтов |
C |
неструктурированных потоков |
(терминалы, |
принтеры, манипулятор мыши, сканеры и др.). Простейший тип поддержки со стороны ОС -
одинарный буфер.
В тот момент, когда пользовательский процесс выполняет запрос ввода-вывода, операционная система назначает ему буфер в системной части оперативной памяти.
Сначала осуществляется передача входных данных в системный буфер.
Операционные системы |
40 |