Система ввода/вывода- это совокупность программно-аппаратных средств, обеспечивающих обмен данными между основной памятью вычислительной системы и периферийными устройствами.

Функции СВВ:

- согласование скорости работы ПУ и ОП;

- согласование форматов инф. ПУ и ОП;

- синхронизация работы ПУ и ОП;

- обеспечение возможности подключения к ядру ЭВМ нескольких ПУ;

- обеспечение возможности одновременной работы нескольких ПУ.

Принципы управления В/В:

Централизованный синхронный:

А) с прямым программным управлением. Время решения задачи:

–доля команд, связанных с операциями ввода-вывода;

- доля команд, связанных с операциями ввода-вывода;

- среднее время выполнения арифм.-логической операции;

n – общее количество команд.

Если вводим параллельность, то формула приобретает следующий вид:

К – коэффициент параллельности

0К<1

Если К=0, то отсутствие параллельности

Чем больше К, тем меньше время решения задачи

Буферизация данных возможна при различных организациях системы ВВ.

Методы организации системы ВВ:

1)Программное управление

Структура вычислительной системы при этом имеет следующий вид:

А) Прямое программное управление (всем управляет цп)

Операция В/В – это обмен данными между ОП и ВУ.

ЦП должно определить готовность ВУ ;согласовать скорость ядра и ВУ; организовать параллельно работу нескольких устройств.

Постоянно опрашивается готовность ВУ.

Быстродействие буфера будет выше, чем быстродействие ВУ!!!

Назначение буфера- повышение эффективности работы вычислительной системы.

Прямое программное управление не эффективно: ЦП достаточно долго опрашивает ВУ о готовности.

Б) с использованием прерываний возникает сигнал, когда ПУ готово к обмену

Процессор не опрашивает ВУ а ждет сигнал, что повышает эффективность работы вычислительной системы, но существует еще более эффективный способ, т.к. не все контроллеры могут вызвать прерывания.

2) Обмен с прямым доступом к памяти(пдп)

а)контроллеры ПДП

архитектура - общая шина

Организация обмена идет через ЦП. Во время операции обмена КПДП отключает ЦП и самостоятельно управляет шиной(напрямую записывает данные из КВУ в ОП) исключает один такт : чтения из ЦП

1)Метод занятия цикла

Центром системы является не ЦП, а ОП с коммутатором памяти

К ОП может быть подключено несколько абонентов(процессоры, специализированные каналы ввода/вывода).

ОП работает по циклам. Есть понятие цикл работы ОП

Цикл характеризуется тем, что в течении цикла ОП может обслужить только одного абонента(записать или считать из ОП одно машинное слово).

Разумеется, активными устройствами являются абоненты ОП, а сама ОП – пассивное устройство. Абоненты выставляют запрос на обмен, а ОП их обслуживает. Если от абонента поступил запрос, в начале каждого цикла коммутатор памяти анализирует запросы абонентов. Если один запрос не обслужен то в начале следующего цикла он обслужен. Если в начале цикла коммутатор обнаружил, что пришло несколько запросов, то коммутатор анализирует приоритет запросов. Процессоры имеют меньший приоритет, чем у каналов ВВ.

Происходит распараллеливание работы запросов каналов ВВ и процессоров. Такой способ организации ВВ характерен для Мейнфреймов.

2)Каналы ввода/вывода

КВВ – автономная подсистема, работающая по своей программе, хранящейся в основной ОП.

Другое название КВВ – периферийный процессор.

Система ВВ с каналом ВВ

Данные от ВУ связаны с ОП через канал. Параллельно может работать ЦП, данные через коммутатор поступают в ОП.

1. Данные проходят через канал

2. Из ЦП в канал поступают специализированные команды ВВ(запустить канал)

3. Процессор и канал будут работать отдельно.

4. Связь канал – ЦП, если завершена работа канала он должен сообщить об этом ЦП с помощью прерывания(завершение программы канала)

3)Основные функции квв:

1)Выборка заданного устройства

В данное время канал может работать только с одним устройством(Будем рассматривать на основе базовой системы IBM)

Выборка данного устройства производится при подаче в канал команды ВВ.

Например:

SIO(Start Input\Output)

В структуре такой команды

В команде вв указ. Устройство которое должен выбрать канал.

2)Управление передачей данных

Канал перекачивает данные через себя.

3)Распределение данных в ОП

Канал должен знать к какому месту ОП обращаться.

4)Преобразование форматов

(разборка/сборка)

5)Контроль правильности выполнения операции ВВ

Нарушение правильности может быть как в самом тракте так и в самом устройстве ВВ(при чтении дискеты). Канал вместе с контроллером должны определить что произошел сбой и в каком месте.

6)Оповещение ЦП о ходе выполнения программы канала

Для реализации этих функций имеется специальная система команд канала. Все команды канала имеют фиксированный размер 8 байт. (счет байтов в слове идет в обратном направлении в Мейнфреймах)

0-ВВ;если печатающее устройство то перемещение будет на несколько строк; управление ВУ.

Чтобы знать с каким местом в ОП работать, существует адрес, начиная с которого берутся данные или кладутся туда.

Чтобы знать сколько байт нужно взять или положить существует счетчик байт которым меняются ВУ с ОП под управлением канала.

В каком месте ОП располагается программа канала?

Есть специальная ячейка памяти, где указано начало размещения программы канала.

CAW-channel Address Word

Указывается адрес начала программы в ОП

Команда канала получила название CCW – Channel Command Word