Интерфейсы периферийных устройств
Канаев Магомед-Эмин Муталимович.
Учебники:
Михаил Гук
13 Сентября 2012 г.
Для повышения эффективности быстродействия используют:
Повышение номинального быстродействия всех устройств, участвующих в операции, в т.ч. периферийных.
Совмещение операции обработки ввода-вывода.
Совмещение нескольких операций ввода-вывода, что существенно при наличии нескольких устройств ввода-вывода.
Совмещение операций обработки в случае, если операция ввода-вывода не является сдерживающим фактором.
Таким образом, средства ввода-вывода обеспечивают совместимости ЭВМ, её блоков и узлов, которые обеспечиваются одинаковой функциональной структурой.
Функциональная структура реализуется посредством физической связи. Между функциональной и физической структурой нет однозначного соответствия.
Отличительная черта функциональной структуры современных средств ввода-вывода в наличии канала ввода-вывода — функционального элемента, служащего для организации связи и управления обменом между периферийным устройством и внутренней памятью машины.
Совокупность унифицированных правил, реализуемых каналом ввода-вывода для организации связи и управления обмена между периферийными устройствами и ядром машины называют логическим интерфейсом (протокол обмена).
Согласование модулей осуществляется по унифицированным правилам: согласованные сопряжения модулей обеспечиваются физическими интерфейсами, системной связью, сигналом и алгоритмом обмена.
Функциональная, электрическая и конструктивная совместимость модулей обеспечивается унификацией интерфейса.
На средства ввода-вывода возлагается решение сложных задач, некоторые из них противоречивы. К ним относятся:
Обеспечение максимальной, эффективной производительности ЭВМ, что возможно при использовании автономных средств, таких как управление вводом-выводом, организация специальных периферийных ЭВМ, а так же использование специализированных процессов ввода-вывода.
Обеспечение минимальной стоимости ЭВМ, что, среди прочих мер, достигается реализацией функции каналов ввода-вывода программными средствами. В этом случае совмещение операций резко ухудшается, эффективная производительность так же уменьшается.
Обеспечение возможности изменения состава устройства ЭВМ и в первую очередь состава периферийных устройств.
Обеспечение возможности модификации отдельных модулей.
Совмещение операции обработки ввода-вывода.
Все периферийные устройства в основном являются электромеханическими системами. Время подготовки кванта информации существенно больше времени передачи этого кванта. Поэтому, обмен информации между периферийным устройством и процессора стараются делать в режиме обработки. С точки зрения обмена информации между периферийным устройством и процессором делятся на два вида: синхронные и асинхронные.
Для синхронных периферийных устройств цикл подготовки очередного кванта информации начинается непосредственно после окончания цикла подготовки текущего. То есть длительность интервала между выдачей последовательных квантов постоянна. В асинхронных периферийных устройствах подготовка следующего кванта информации начинается по завершению цикла передачи предыдущего, а длительность интервала между выдачей последовательных квантов информации определяется:
Длительностью подготовки кванта информации.
Длительностью ожидания обслуживания со стороны канала ввода-вывода.
Длительностью передачи.
Процесс обмена данных в асинхронном режиме осуществляется посредством механизма прерывания.
Процесс переключения процессора с одной программы на другую по внешнему сигналу сохранения информации для последующего возобновления прерванной программы.
Важным, для организации совместной параллельной работы процессора и периферийных устройств, является механизм приостановок — процесс, позволяющий каналам передавать и получать информацию из ОЗУ без длительной обработки прерывания.