I/O系统(一)
输入输出系统的发展大致可以分为4个阶段
1.早期阶段
特点:
1.1每个IO设备都得有一套独立的逻辑电路和CPU相连。
1.2输入输出过程需要通过CPU,穿插在程序运行的过程中,处理IO时候CPU停止计算
1.3每个IO设备的逻辑控制电路与CPU的控制器构成不可分割的一体,增减困难
2.接口模块,DMA阶段
特点:
2.1接口中有数据通路和控制通路,作为缓冲和串并转换,在传输数据的时候得执行中断,不是完全的并行。
2.2DMA,在IO设备和主存之间有一个直接数据通路,资源利用率进一步提高。
3通道结构
大型计算机中IO设备多,数据传输频繁,采用DMA,增加成本,DMA接口同时访问主存会有冲突。CPU对众多DMA接口管理也会影响效率。
特点:3.1可以看做是具有特殊功能的处理器。根据CPU的IO指令进行启动,停止或改变工作状态,从属CPU的一个专用处理器。IO设备在处理输入输出CPU不直接管理。
4.具有IO处理机的阶段。
4.1独立主机工作,可以完成码制转换,格式处理,数据块监测等操作。
输入输出系统组成
IO软件
主要任务:1将用户编写程序输入主机
2运算结果输出
3输入输出协调
IO指令一般分为:
1.将数据从IO输入主机
2.从主机到IO设备
3.状态测试
4.形成操作命令
通道指令:对IO系统专门设置的指令,一般指明,参与传送的数据组首地址,传送的字节数,设备的设备码。
通道控制字CCW,可以存放在主存中,由通道从主存取出执行。
IO指令主要完成开启,停止IO设备。IO传输由通道指令完成。
IO硬件
主要是接口和IO设备
一个通道可以和多个设备控制器连接。
一个设备控制器又可以和多个同一类型的设备连接。
IO设备与主机
1.IO设备编码方式
有两种方式,统一编址,不统一编址。统一编址就是将IO地址看做是储存地址的一部分。不统一编制就是把IO地址和储存器地址分开,所有对IO访问必须用专有IO指令。
2.设备寻址
每台设备都有一个设备号,由IO指令的设备码字段直接指出该设备的设备号。
3.传送方式
近距离,数据线多,速度快,并行传输
串行传输,远距离,速度慢
联络方式
1立即响应
2异步工作采用应答信号联络,一应一答
3同步工作采用同步时标联络
IO设备与主机连接方式
辐射式和总线式
IO设备与主机信息传送方式
1.程序查询方式
CPU不断查询IO设备是否准备好。CPU和IO是串行,CPU利用率不高。
2.程序中断方式
在CPU启动IO后,继续执行自身程序,当IO准备就绪向CPU发出中断请求,然后CPU相应。
CPU如要传输一批数据,CPU反复启动IO设备,响应中断,直到数据传输完毕。
3.DMA
主存和IO设备间有一条数据通路,主存和IO交换不占用CPU