Периферийные устройства и их режимы

Периферийные устройства обладают возможностью работать либо в режимеon-line, когда они непосредственно связаны с центральным процессором. Либо вавтономном режиме off-line, когда ими управляют контроллеры, не связанные с центральной вычислительной машиной.

Каналы ввода-вывода

Канал ввода-вывода представляет собой специализированный процессор, предназначенный для управления вводом-выводом независимо от основного процессора. Канал имеет возможность прямого доступа к основной памяти для записи и выборки информации. Основное назначение каналов состоит в том, чтобы увеличить параллелизм работы аппаратуры и освободить процессор от подавляющей части нагрузки, связанной с управлением вводом-выводом.

Для высокоскоростного обмена данными между внешними устройствами и основной памятью используются селекторные каналы (selector channel), имеющие только по одному подканалу и обслуживающие в каждый момент времени только одно устройство.

В отличие от селекторных, мультиплексные каналы (multiplexor channel)имеют множество подканалов и могут работать одновременно с несколькими потоками данных в режиме чередования.

Захват цикла памяти

Наиболее узкое место где может возникнуть конфликтная ситуация между каналами и процессором - это доступ к основной памяти. При возникновении ситуации, когда и каналам и процессору может потребоваться обращение к основной памяти, в обычном случае приоритет предоставляется каналам. Это и называетсязахватом цикла памяти (cycle stealing),канал буквально “крадет” циклы обращения к памяти у процессора. Подобный подход обычно используется в ОС.

Относительная адресация

См. прошлый семестр.

Виртуальная память

Использование виртуальной памяти (virtual storage) дает возможность указывать в программах адреса, которым необязательно соответствуют реальные адреса основной памяти. Виртуальные адреса динамически, при помощи аппаратных средств, преобразуются в адреса команд и данных, физически расположенных в основной памяти.

В системах виртуальной памяти применяются такие методы, как страничная организация (paging)- предусмативающая обмен между основной и внешней памятью блоками данных фиксированного размера, исегментация (segmentation) -предусматривающая разделение программ и данных на логические компоненты (сегменты).

Прямой доступ к памяти (пдп)

Прямой доступ к памяти (Direct Memory Access, DMA) является средством повышения производительности за счет минимизации количества прерываний, происходящих в процессе выполнения программы. ПДП основан на том, что после начала операции ввода-вывода символы передаются в основную память по принципу захвата цикла - канал захватывает шину связи процессора с основной памятью на короткое время передачи одного символа, после чего процессор продолжает работу. Когда внешнее устройство оказывается готовым к передаче очередного символа блока, оно прерывает процессор. Однако в случае ПДП состояние процессора запоминать не требуется, поскольку передача одного символа означает для процессора скорее задержку, или приостановку, чем обычное прерывание. Символ передается в основную память под управлением специальных аппаратных средств, а после завершения передачи процессор возобновляет работу.

Аппаратные средства, обеспечивающие захват циклов памяти и управление устройствами ввода-вывода в режиме ПДП, называются каналомпрямого доступа к памяти (DMA channel).