Преимуществом такой схемы является достижение некоторого компромисса между сложной организации ОС и сложностью конструирования ЭВМ.

Работа устройств ввода вывода ОС-мой управляется следующим способом:

при необходимости начать ввод вывод ОС записывает в регистры контролера устройств ввода вывода ряд соответствующих значениям. При выводе выводимая запись записывается также в буфер устройства ввода вывода.

по завершению операции ввода вывода устройства оповещает ОС, выдавая соответствующие прерывания.

Организация прерываний на сегодняшних ЭВМ такова, что для их реализации приходится затрачивать значительные усилия, либо при конструировании ЭВМ, либо в программе. Связано это с тем, что современные процессоры достаточно сложны и включают в себя ряд независимых конвейеров.

SSE- машинные операции для убыстрения графических операций.

(быстро умножить или сложить вещественные числа и результат перевести в целое) AMD SSE “ FPU ‘

P4 SSE ‘ FPU “

В зависимости от того как реализован процессор прерывания делятся на 2 различных вида: строгие и нестрогие прерывания.

Особенностью строгих прерываний такова, что процессор остается в таком состоянии что для повторного запуска прерванной программы необходимо сохранить только одно значение- адрес команды на которой было прервано выполнение программы. ( обычно кроме адреса в управляющих структурах сохраняются значения также основных регистров процессора)

Такая реализация прерываний требует значительного усложнения конструкции процессора. Она должна быть таковой чтобы была строго синхронизирована работа независимых конвейеров по обработке различных машинных команд и не допускались

выполнения последующей команды прежде предыдущей.

При реализации строгих прерываний выполняются на ЭВМ быстро, поскольку в этом случае нужно запомнить в управляющих структурах при начале прерываний небольшое количество информации (адреса прерванной команды и несколько основных регистровых значений)

Если в ЭВМ нет аппаратной реализации строгих прерываний, то тогда поддерживаются нестрогие прерывания.

В этом случи, при начале прерывания в управляющие структуры должно записываться очень большое количество информации, описывающее полное состояние процессора в том числе состояние всех конвейеров и того какие машинные команды выполняются на этих конвейерах.

Поэтому нестрогие прерывания обрабатываются очень медленно, поскольку для каждого из них необходимо сохранить в ОП очень большое количество информации. Положительным моментом нестрогих прерываний является более простая реализация процессора и большая его производительность поскольку конвейеры в этом случае могут работать асинхронно (полностью независимо друг от друга).

Контроллеры устройство ввода вывода

В настоящее время большинство устройств вводы вывода состоит из 2-х независимых частей:

микропроцессора, управляющего работой этого устройства.

механическая или электрическая часть, обеспечивающая ввод или вывод информации. Микропроцессор, управляющий работой устройства называется контроллером устройства. Для различных устройств он может составлять либо одно целое с устройством, либо располагаться независимо от устройства.

Каналы DMA (Direct Memory Access)- прямой доступ к памяти. Используется любыми высокоскоростными устройствами связи, которые должны с высокой скоростью обмениваться информацией с материнской платой. Пример:

контроллер жесткого диска будет использовать DMA, а контроллер гибкого- нет. Иногда каналы DMA могут разделиться, если устройства не будут использовать их одновременно. Архитектура РС система АТ поддерживает 7 каналов DMA, 6 из которых подключены к разъемам расширения. Канал DMA используют для подключения к микропроцессору каналов 0- 3.

DMA- позволяет без использования ИП пересылать данные из контроллера ввода вывода непосредственно в оперативную память и наоборот, из оперативной памяти в контроллер ввода вывода

Винчестеры

Низкоуровневое форматирование на непрерывной дорожке выделяет сектора. Каждый сектор имеет заголовок содержащий его номер, поле данных (НК), остальное под ECC. Для каждого сектора делается проверка, если есть ошибка, то на 1 дорожке в служебной информации показывается расположение плохого сектора.

Чередование сектора увеличивает скорость работы.

Чередование секторов зависит работы шины и скорости вращения. IDE - шина

SCSI шина, по производительности в 2 раза больше IDE.

Форматирование низкого уровня определяет порядок помещения убойных частей.

I

Для указания убойного сектора используется 3 числа: 1-номер цилиндра 2-номер дорожки в цилиндре

3-номер сектора в дорожке По 3-м числам вычисляется абсолютный номер сектора и смотрится реальный номер. II

Указывается абсолютный номер сектора. LBA-режим (логический адрес сектора)

FIFO Недостатки:

большое время доставки данных сильная перегрузка механических частей

Электронный механизм обработки данных:

RAID - системы

Увеличивается емкость, скорость доступа, надежность за счет появления избыточной информации.

Одним из способов повышения производительности ввода/вывода является использование параллелизма путем объединения нескольких физических дисков. Это необходимо для того, чтобы восстановить исходные данные при отказе, используя дополнительные диски, содержащие избыточную информацию. Эта технология получила название RAID. RAID различают по уровням:

RAID-1 (зеркальные диски) это наиболее дорогостоящий из рассматриваемых способов, т.к. все время диски дублируются;

RAID-2 - матрица с поразрядным расслоением; RAID-3 - аппаратное обнаружение ошибок и четности; RAID-4 - внутри групповой параллелизм;

RAID-5 - четность вращения для распараллеливания записи; RAID-6 - двумерная четность для обеспечения большой надежности.

CD–R CD–RW

Первоначально компакт диски были разработаны для цифровой высококачественной стандартной бытовой звукозаписи. Однако такие принципиальные особенности, как высокая емкость, низкая стоимость сделали их привлекательными для использования в качестве компьютерного носителя информации. Сегодня наиболее распространенный оптический дисковод это CD-ROM (COMPACT DISK READ ONLY MEMORY) компакт диск память только для чтения, которая может только считывать уже записанные данные диска. Диски CD-ROM работают на разных скоростях, одна скорость это скорость чтения аудиодиска, при этом скорость передачи данных 150 Кбайт/сек. В настоящее время в большом ходу дисководы со скоростью 40, но есть уже и 60-скоростные.

Запись на диск CD R:

Лазер позиционирует там, где меньше света меньше для точного нахождения на дорожке. Контраст яркости 5 %-10% Запись звука цифровая, поэтому плотность записи во всех частях одинакова. Поэтому

осуществляется переменная частота вращения диска. Для этого раскручивающаяся дорожка представлена не гладкой линией, а синусоидой вдоль раскучивающейся спирали.

A= 2*h

Амплитуда равна двум ширинам дорожки.