- •Раздел 3. Организация памяти в эвм
- •Основные среды хранения информации.
- •Типы запоминающих устройств.
- •Память с произвольной выборкой.
- •Постоянные запоминающие устройства.
- •Ассоциативные запоминающие устройства (азу)
- •Иерархическая система памяти состоит из следующих уровней:
- •Организация кэш-памяти
- •Организация виртуальной памяти.
- •Организация виртуальной памяти на i386 и более старших моделях.
- •Защита памяти в процессоре i386
- •Организация работы с файлами на дисках в ms-dos.
- •Раздел 4. Организация системы ввода-вывода в эвм
- •Архитектура систем ввода-вывода
- •Способы выполнения операции передачи данных
- •Структуры контроллеров ву для различных режимов передачи данных.
- •1. Контроллер не совмещенного ввода-вывода.
- •2. Контроллер обмена по программному прерыванию(копп).
- •Программные средства управления вводом-выводом.
- •Основные компоненты процедуры управления ввода-вывода общего вида
- •Состав и реализация устанавливаемого драйвера символьного типа
Раздел 4. Организация системы ввода-вывода в эвм
Назначение системы ввода-вывода– это, обеспечение взаимодействия центральной части машины с внешней средой (пользователи, устройства, процессы), которое реализуется периферийными (или внешними) устройствами (ПУ или ВУ).
Связь процессора с периферийными устройствами осуществляется:
Через аккумулятор (регистр общего назначения)
Через оперативную память.
Оперативная память может непосредственно взаимодействовать с внешним устройством (ВУ) в режиме прямого доступа в память (ПДП).
Основные проблемы ввода-вывода.
Существует большое количество ВУ с различными параметрами по:
Скорости передачи данных.
Формату передачи данных (устройства последовательного, параллельного представления информации и т.д.).
Различным размерам передаваемых данных (биты, байты, слова, блоки, секторы).
Количеству выполняемых функций (чтение, запись, перемотка, подсчет, измерение).
Различные скорости работы центральной части машины и ВУ (требуется многоуровневая буферная память).
Асинхронность работы центральной части машины и ВУ (согласование операций в устройствах).
Требования к системе ввода-вывода.
Обеспечить эффективное согласование центральной части машины и ВУ с целью достижения максимальной производительности.
Обеспечение распределения ВУ между одновременно выполняемыми задачами в системе (большинство машин работают в многозадачных режимах).
Обеспечение управления каждым конкретным внешним устройством.
Обеспечение дружественного интерфейса с пользователем.
Архитектура систем ввода-вывода
Существует два основных способа организации системы ввода вывода.
Прямой ввод-вывод (рис.1).
Косвенный (канальный) ввод-вывод (рис.2).
1 ОП
системная шина
ЦП
2
ОП контрол. ВУ контр. ВУ
ВУ ВУ1 ВУ2 ВУ3
механизм
носит. инф
рис.1
При прямом вводе-выводе работа внешних устройств и памяти управляется центральным процессором, и все они подключаются к одной системной шине, при этом в зависимости от варианта подключения памяти может быть: в случае 1 - одно пространство адресов памяти и портов внешних устройств, а в случае 2 используются отдельные адреса обращения к памяти и внешним устройствам. Процесс взаимодействия внешних устройств и центральной части машины определяется интерфейсом ввода вывода, под которым понимается совокупность сигналов, линий связи и алгоритмов управления, обеспечивающих заданный протокол взаимодействия внешних устройств и процессора. Под протоколом понимается, последователь-ность формирования прямых и квитирующих сигналов взаимодействия (ответный сигнал называется квитирующим).
ВУ1 ВУ2 ВУ3 ВУ4
контр. 1 контр. 2
канал 1
(мультиплексный)
ЦП ОП
канал 2 контрол. ВУ
(селекторный)
Рис.2
На рис 2 показан процесс ввода-вывода по способу, называемому канальным.
Каналы делятся на:
Мультиплексные (обслуживают много ВУ, но медленных).
Селекторные (обслуживают мало ВУ, но быстродействующих).
Отличительная особенность канального ввода-вывода - процессор освобождается от управления внешними устройствами, функция процессора заключается в инициализации запуска канальных программ и завершении операции ввода-вывода, выполняемой с помощью канала, по соответствующему признаку из канала (по существу это многопроцессорная система).
Сравнение функций контролеров и каналов, состав контролеров и каналов
Контролер:
В текущий момент времени он выполняет одну команду ввода-вывода, получаемую от процессора или канала и одновременно обслуживает одно внешние устройство.
В его функции входит:
Опознание своего адреса выборки.
Подтверждение готовности внешних устройств.
Управление операцией во внешнем устройстве.
Согласование форматов данных.
Согласование скоростей передачи (буферизация).
Фиксация момента и характера операции ввода-вывода.
Контроллер должен содержать:
Селектор адреса (логическая схема, выдающая разрешающий сигнал на один адрес).
Регистры управления (содержит команду) и состояния. Состояния характеризуются следующими битами: DONE,BUSY,ERROR, часто применяются биты приоритета.
Буферные регистры данных, которые служат для согласования форматов и скоростей передачи.
Канал:
Выполняет целую канальную программу из многих команд.
Допускает одновременное управление несколькими внешними устройствами.
В его функции входит:
Опознание своего адреса и подтверждения готовности.
Прием команд процессора инициализирующих работу канала и нахождения в памяти своей канальной программы.
Поиск контроллера и внешнего устройства участвующего в операции и проверки их готовности.
Запуск канальной программы и управление обменом.
Сообщение центрального процессора о завершение операции и всей программы.
Канал представляет собой специализированный процессор с расширенными управлениями, и ограниченный арифметическими возможностями.