Раздел 4. Организация системы ввода-вывода в эвм.
Назначение системы ввода-вывода – это, обеспечение центральной части машины с внешней средой представленными периферийными устройствами.
Связь процессора с периферийными устройствами осуществляется:
Через аккумулятор (регистр общего назначения)
Через оперативную память.
Оперативная память может непосредственно связаться с внешним устройством через DA.
Проблемы ввода-вывода:
Существует большое количество устройств ввода-вывода, с различными параметрами:
Скорость передачи данных.
Формат передачи данных (устройства последовательного, параллельного представления информации и т.д.).
Различные формы передачи данных (байты, слова, блоки секторы).
Количество выполняемых функции (чтение, запись).
Различные скорости работы центральной машины и внешних устройств (требуется многоуровневая буферная память).
Асинхронность центральной рабочей машины и внешних устройств (Это значит, что центральная машина работает сама по себе, внешне устройство подготавливается к работе (согласование устройств)).
Требования в системе ввода-вывода:
Обеспечить эффективное согласование центральной части машины и внешних устройств с целью достижения максимальной производительности.
Обеспечение распределения внешних устройств по одновременно выполняемым задачам в системе (большинство машин работают в многозадачных системах).
Обеспечение управлением каждым конкретным внешним устройством.
Обеспечение дружественного интерфейса с пользователем.
Архитектура систем ввода-вывода.
Существует два основных способа организации системы ввода вывода.
Прямой ввод вывод.
Косвенный ввод вывод (канальный ввод вывод).
ОП
системная шина
ЦП
ОП контрол.ВУ контр. ВУ
ВУ ВУ1 ВУ2 ВУ3
механизм
носит. инф
При прямом вводе-выводе работа внешних устройств управляется центральным процессором, и все это подключается к одной системной шине, при этом зависимым при подключений память может быть один раздел адрес памяти и портов внешних устройств, а в случае два используется единое обращение к памяти и внешних устройств. Процесс взаимодействия внешних устройств и центральной части машины определяется интерфейсом ввода вывода, под которым понимается совокупность сигналов линий связи и алгоритм управления, обеспечивает заданный протокол взаимодействия внешних устройств и процессора. Под протоколами понимается, последовательное формирование 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)
В данной архитектуре осуществлен процесс ввода-вывода называемый канальный.
Каналы делятся на
Мультиплексные (обслуж много, но медленно).
Селекторные (обслуживают мало, но быстро).
Отличительная особенность, процессор освобождается от управления внешним устройством, функция процессора осуществляется в инициализировании канальных программ и завершение операции ввода-вывода с помощью каналов (по существу это многопроцессорная система, в некотором смысле).
Сравнение ф-ий контрол и каналов, состав контролеров и каналов
Контролеры:
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 применяется бит приоритета.
Буферные регистры данных (которые служат для согласования форматов и скоростей передачи).
Особенности каналов:
Выполняет целую канальную программу из многих команд.
Допускает одновременно управлять 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.