第4章輸入輸出系統(tǒng)

1、 計算機科學與技術計算機科學與技術 1 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng) 簡稱I/O系統(tǒng)，包括I/O設備以及I/O設備與處理機 的連接。 I/O設備是計算機系統(tǒng)中的一個重要組成部分， 負責完成計算機與外界的信息交換，或者給計算機 提供大容量的外部存儲器。 掌握重點：中斷系統(tǒng)功能的軟硬件分配和中斷屏 蔽的原理與方法；輸入輸出通道的功能；通道中數(shù) 據(jù)傳輸過程與流量分析。 第四章第四章 輸入輸出系統(tǒng)輸入輸出系統(tǒng) 4.1 輸入輸出原理 4.2 中斷系統(tǒng) 4.3 通道處理機 4.4 輸入輸出處理機 計算機科學與技術計算機科學與技術 3 一些概念一些概念 qI/O系統(tǒng)的性能對CPU的性能有很大的影響，若兩 者的性

2、能不匹配，I/O系統(tǒng)就有可能成為整個系統(tǒng) 的瓶頸。 q采用系統(tǒng)響應時間作為作為計算機系統(tǒng)的衡量指 標。 m從用戶輸入命令開始，到得到結果所花費的時 間。 m由兩部分構成：I/O系統(tǒng)的響應時間與CPU的處 理時間 計算機科學與技術計算機科學與技術 4 q對于分時操作系統(tǒng)可以使計算機內(nèi)部同時存在多 個進程。多進程技術只能夠提高系統(tǒng)吞吐率，并 不能夠減少系統(tǒng)響應時間。 計算機科學與技術計算機科學與技術 5 評價評價I/O性能的參數(shù)性能的參數(shù) q連接特性 （哪些I/O設備可以和計算機系統(tǒng)相連接） qI/O系統(tǒng)的容量 （I/O系統(tǒng)可以容納的I/O設備數(shù)） q響應時間和吞吐率等 計算機科學與技術計算機科學

3、與技術 6 存儲外設存儲外設 q磁盤陣列DA（Disk Array）：使用多個磁盤（包 括驅(qū)動器）的組合來代替一個大容量的磁盤。 m多個磁盤并行工作。 m以條帶（strip）為單位把數(shù)據(jù)均勻地分布到多 個磁盤上。（交叉存放） m條帶存放可以使多個數(shù)據(jù)讀/寫請求并行地被處 理，從而提高總的I/O性能。 計算機科學與技術計算機科學與技術 7 磁盤陣列中的并行磁盤陣列中的并行 q多個獨立的請求可以由多個盤來并行地處理。 m 減少了I/O請求的排隊等待時間 q如果一個請求訪問多個塊，就可以由多個盤合作 來并行處理。 m 提高了單個請求的數(shù)據(jù)傳輸率 qRAID mRedundant Arrays of

4、Inexpensive Disks mRedundant Arrays of Independent Disks 計算機科學與技術計算機科學與技術 8 q實現(xiàn)盤陣列的方式主要有三種： m軟件方式：陣列管理軟件由主機來實現(xiàn)。 p優(yōu)點：成本低 p缺點：過多地占用主機時間，且?guī)捴笜松喜蝗ァ?m陣列卡方式：把RAID管理軟件固化在I/O控制 卡上，從而可不占用主機時間，一般用于工作 站和PC機。 m子系統(tǒng)方式：一種基于通用接口總線的開放式 平臺，可用于各種主機平臺和網(wǎng)絡系統(tǒng)。 RAID的實現(xiàn)與發(fā)展 4.1 輸入輸出原理輸入輸出原理 4.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的特點 4.1.2 基本輸入輸出方式 計算機

5、科學與技術計算機科學與技術 10 系統(tǒng)操作員 處理機 本地或遠程用戶 實時輸入輸出 輸入輸出設備 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng) 其它處理機 本身出錯處理 程序請求 處理機與外部的關系處理機與外部的關系 計算機科學與技術計算機科學與技術 11 4.1.1 輸入輸出系統(tǒng)的特點輸入輸出系統(tǒng)的特點 q異步性 q實時性 q與設備無關性 計算機科學與技術計算機科學與技術 12 1 異步性異步性 q輸入輸出設備在很大程度上獨立于處理機之外，輸入輸出設備在很大程度上獨立于處理機之外， 通常不使用統(tǒng)一的中央時鐘，通常不使用統(tǒng)一的中央時鐘，各個設備按照自己各個設備按照自己 的時鐘工作的時鐘工作，但又要在某些時刻接受處理機的控，但

6、又要在某些時刻接受處理機的控 制。制。 q處理機與外圍設備之間，外圍設備與外圍設備之處理機與外圍設備之間，外圍設備與外圍設備之 間能并行工作間能并行工作 計算機科學與技術計算機科學與技術 13 2 實時性實時性 q對于一般輸入輸出設備,如果處理機提供的服務不 及時，可能丟失數(shù)據(jù)，或造成外圍設備工作的錯 誤。 q對于實時控制計算機系統(tǒng)，如果處理機提供的服 務不及時，可能造成巨大的損失，甚至造成人身 傷害。 q對于處理機本身的硬件或軟件錯誤：如電源故障、 數(shù)據(jù)校驗錯、頁面失效、非法指令、地址越界等， 處理機必須及時處理。 q對不同類型的設備，必須具有與設備相配合的多 種工作方式。 計算機科學與技術

7、計算機科學與技術 14 3 與設備無關性與設備無關性 q獨立于具體設備的標準接口獨立于具體設備的標準接口。例如，串行接口、 并行接口、SCSI（Small Computer System Interface）接口等 q計算機系統(tǒng)的使用者，在需要更換外圍設備時， 各種不同型號，不同生產(chǎn)廠家的設備都可以直接 通過標準接口通過標準接口與計算機系統(tǒng)連接。 q處理機采用統(tǒng)一的硬件和軟件對品種繁多的設備采用統(tǒng)一的硬件和軟件對品種繁多的設備 進行管理。進行管理。 q即插即用技術即插即用技術。 計算機科學與技術計算機科學與技術 15 4.1.2 基本輸入輸出方式基本輸入輸出方式 q程序控制方式 q中斷方式 q

8、DMA方式 計算機科學與技術計算機科學與技術 16 1 程序控制方式程序控制方式 q狀態(tài)驅(qū)動輸入輸出方式、應答輸入輸出方式、查 詢輸入輸出方式、條件驅(qū)動輸入輸出方式 (1)何時對何設備進行輸入輸出操作受何時對何設備進行輸入輸出操作受CPU控制控制 (2)CPU要通過指令對設備進行測試才能知道設備的要通過指令對設備進行測試才能知道設備的 工作狀態(tài)。工作狀態(tài)?？臻e、準備就緒、忙碌等 (3)數(shù)據(jù)的輸入和輸出都要經(jīng)過CPU (4)用于連接低速外圍設備，如終端、打印機等 計算機科學與技術計算機科學與技術 17 m一個處理機管理多臺外圍設備。處理機采用輪流循 環(huán)測試方法，分時為各臺外圍設備服務 輸入設備I

9、D 輸出設備OD 處理機 CPU 主存儲 器MM 程序控制方式的數(shù)據(jù)傳送過程 計算機科學與技術計算機科學與技術 18 程序控制方式的特點：程序控制方式的特點： m程序控制輸入輸出方式的優(yōu)點： 靈活性很好?？梢院苋菀椎馗淖兏髋_外圍設備 的優(yōu)先級 m程序控制輸入輸出方式的缺點： 實現(xiàn)處理機與外圍設備并行工作困難 計算機科學與技術計算機科學與技術 19 2 中斷輸入輸出方式中斷輸入輸出方式 q定義：定義：當出現(xiàn)來自系統(tǒng)外部，機器內(nèi)部，甚至處 理機本身的任何例外的，或者雖然是事先安排的， 但出現(xiàn)在現(xiàn)行程序的什么地方是事先不知道的事 件時，CPU暫停執(zhí)行現(xiàn)行程序，轉(zhuǎn)去處理這些事 件，等處理完成后再返回來

10、繼續(xù)執(zhí)行原先的程序 q特點：特點： (1)CPU與外圍設備能夠并行工作。 (2)能夠處理異常事件。 (3)數(shù)據(jù)的輸入和輸出都要經(jīng)過CPU。 (4)用于連接低速外圍設備。 計算機科學與技術計算機科學與技術 3.直接存儲器訪問方式直接存儲器訪問方式 直接存儲器訪問方式(DMA：Direct Memory Access)，主要用來連接高速外圍設備。如磁盤 存儲器，磁帶存儲器、光盤輔助存儲器，行式打 印機等。 輸輸入入設設備備I ID D 主主存存儲儲器器M MM M 存存儲儲器器總總線線 處處理理機機C CP PU U 輸輸出出設設備備O OD D I IO O 總總線線 D DM MA A 方方式

11、式的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)傳傳送送過過程程 計算機科學與技術計算機科學與技術 21 CPU 內(nèi)存內(nèi)存外設外設 數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)通道 非非DMA方式方式 (包括程序控制方式和中斷方式包括程序控制方式和中斷方式) DMAC 內(nèi)存內(nèi)存外設外設 數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)通道 DMA方式方式 計算機科學與技術計算機科學與技術 22 DMAC具有獨立的具有獨立的控制三大總線控制三大總線來訪問存儲器來訪問存儲器 和和I/O端口的能力，它能像端口的能力，它能像CPU一樣提供數(shù)據(jù)傳一樣提供數(shù)據(jù)傳 送所需的地址信息和讀寫控制信息送所需的地址信息和讀寫控制信息。 DMAC和和CPU都掛在系統(tǒng)總線上，當進入都掛在系統(tǒng)總線上，當進

12、入DMA 方式時，方式時，DMAC成為成為總線主控總線主控。 在總線上，可以控制其他部件的部件稱為總線主在總線上，可以控制其他部件的部件稱為總線主 控或控或主控主控(bus master)，被控部件稱為，被控部件稱為從控從控 (slave)。任意時刻，總線上只有一個主控。任意時刻，總線上只有一個主控。 計算機科學與技術計算機科學與技術 23 DMA操作之前，應先對操作之前，應先對DMAC編程，把要傳送的編程，把要傳送的 數(shù)據(jù)塊長度、數(shù)據(jù)塊在存儲器中的起始地址，數(shù)數(shù)據(jù)塊長度、數(shù)據(jù)塊在存儲器中的起始地址，數(shù) 據(jù)傳送方向等信息發(fā)送給據(jù)傳送方向等信息發(fā)送給DMAC DMA操作過程包括三個階段：操作過程

13、包括三個階段： DMA請求請求 DMA響應和數(shù)據(jù)傳送響應和數(shù)據(jù)傳送 傳送結束傳送結束 計算機科學與技術計算機科學與技術 24 當外設要求以當外設要求以DMA方式為它服務時，發(fā)方式為它服務時，發(fā)DMA請求信請求信 號號DREQ到到DMAC DMAC檢查該信號是否被屏蔽及其優(yōu)先權，如確認該檢查該信號是否被屏蔽及其優(yōu)先權，如確認該 信號有效則向信號有效則向CPU發(fā)送總線請求信號發(fā)送總線請求信號HRQ(連到連到CPU 的的HOLD) DMA請求階段請求階段 CPU DMAC HRQ 外設外設 DREQ 地址總線地址總線 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 存儲器存儲器 計算機科學與技術計算機科學與技術 25 每個總線周

14、期結束時每個總線周期結束時CPU檢測檢測HOLD，如為高電平，如為高電平， 則響應則響應HOLD請求進入保持態(tài)，使三態(tài)總線請求進入保持態(tài)，使三態(tài)總線CPU側(cè)側(cè) 呈高阻狀態(tài)，并以總線保持響應信號呈高阻狀態(tài)，并以總線保持響應信號HLDA通知通知 DMAC DMAC接管總線，并以接管總線，并以DACK信號信號通知外設，使之通知外設，使之 成為成為DMA傳送時被選中的設備，同時傳送時被選中的設備，同時DMAC給出給出內(nèi)內(nèi) 存地址存地址以及以及I/O讀寫讀寫和和存儲器讀寫存儲器讀寫控制信號，在控制信號，在外設外設 和存儲器之間完成數(shù)據(jù)傳送和存儲器之間完成數(shù)據(jù)傳送 DMA響應和數(shù)據(jù)傳送階段響應和數(shù)據(jù)傳送階

15、段 計算機科學與技術計算機科學與技術 26 DMA響應和數(shù)據(jù)傳送階段響應和數(shù)據(jù)傳送階段 CPU DMAC HLDA 外設外設DACK 存儲器存儲器 地址總線地址總線 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 IOR/IOW MEMR/MEMW 計算機科學與技術計算機科學與技術 27 傳送結束階段傳送結束階段 傳送完成后，傳送完成后，DMAC放棄總線，撤消總線請求放棄總線，撤消總線請求(HRQ為為 低低)，CPU檢測到檢測到HRQ(HOLD)為低后，撤消為低后，撤消HLDA， CPU重新獲得總線控制權重新獲得總線控制權 CPU DMAC HRQ 外設外設 EOP 地址總線地址總線 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 存儲器存儲器 DMA

16、請求和響應過程 計算機科學與技術計算機科學與技術 28 DMA方式的特點方式的特點 (1)外圍設備的訪問請求直接發(fā)往主存儲器，數(shù)據(jù)的傳送外圍設備的訪問請求直接發(fā)往主存儲器，數(shù)據(jù)的傳送 過程不需要過程不需要CPUCPU的干預的干預。 (2)全部用硬件實現(xiàn)，不需要做保存現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場等工全部用硬件實現(xiàn)，不需要做保存現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場等工 作。作。 (3)DMA控制器復雜，需要設置數(shù)據(jù)寄存器、設備狀態(tài)控 制寄存器、主存地址寄存器、設備地址寄存器和數(shù)據(jù)交換 個數(shù)計數(shù)器及控制邏輯等。 (4)在DMA方式開始和結束時，需要處理機進行管理。 計算機科學與技術計算機科學與技術 DMA DMA輸入設備輸入設備的工作

17、流程如下：的工作流程如下： 1.從設備讀一個字節(jié)到DMA控制器中的數(shù)據(jù)緩沖寄存 器中。 2.若一個字沒有裝配滿，則返回到上面；若校驗出錯 ，則發(fā)中斷申請；若一個字已裝配滿，則將數(shù)據(jù)送 主存數(shù)據(jù)寄存器。 3.把主存地址送主存地址寄存器，并將主存地址增值 。 4.把DMA控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)交換個數(shù)計數(shù)器減。 5.若交換個數(shù)為0，則DMA數(shù)據(jù)傳送過程結束，否則回 到上面。 計算機科學與技術計算機科學與技術 DMADMA輸出設備輸出設備的工作流程如下：的工作流程如下： 1.把主存地址送入主存地址寄存器，并啟動主存儲器， 同時將主存地址增值。 2.將主存數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)送DMA控制器的數(shù)據(jù)寄存 器。 3.

18、把數(shù)據(jù)寫到輸出介質(zhì)上（可能要逐個字符輸出）。 4.把DMA控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)交換個數(shù)計數(shù)器中的內(nèi)容減 。 5.若交換個數(shù)為0，則DMA數(shù)據(jù)傳送過程結束，否則回到 上面。 4.2 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 4.2.1 中斷系統(tǒng)的軟硬件功能分配 4.2.2 中斷屏蔽 計算機科學與技術計算機科學與技術 32 q從中斷源發(fā)出中斷請求到中斷服務結束其過程很 復雜。其中有些功能必須用硬件實現(xiàn)，有的功能 必須用軟件實現(xiàn)，而大部分功能既可以用硬件實 現(xiàn)，也可以用軟件實現(xiàn)。 q恰當分配中斷系統(tǒng)的軟硬件功能，是中斷系統(tǒng)最恰當分配中斷系統(tǒng)的軟硬件功能，是中斷系統(tǒng)最 關鍵問題關鍵問題 q中斷響應時間：中斷響應時間：中斷響應時間是

19、一個非常重要的 指標。 q靈活性：靈活性：硬件實現(xiàn)速度快，靈活性差；軟件實現(xiàn) 正好相反 計算機科學與技術計算機科學與技術 33 中斷處理過程軟硬件功能分配中斷處理過程軟硬件功能分配 l現(xiàn)行指令結束，且沒有更緊急的服務請求現(xiàn)行指令結束，且沒有更緊急的服務請求 l關關CPUCPU中斷，不再響應其它中斷源的請求中斷，不再響應其它中斷源的請求 l保存斷點，主要保存保存斷點，主要保存PCPC中的內(nèi)容中的內(nèi)容 l撤消中斷源的中斷請求撤消中斷源的中斷請求 l保存硬件現(xiàn)場，主要是保存硬件現(xiàn)場，主要是PSWPSW及及SPSP等等 l識別中斷源識別中斷源 l改變設備的屏蔽狀態(tài)改變設備的屏蔽狀態(tài) l進入中斷服務程序

20、入口進入中斷服務程序入口 計算機科學與技術計算機科學與技術 34 l保存軟件現(xiàn)場，在中斷服務程序中使用的通用寄保存軟件現(xiàn)場，在中斷服務程序中使用的通用寄 存器等存器等 l開開CPUCPU中斷，可以響應更高級別的中斷請求中斷，可以響應更高級別的中斷請求 l中斷服務，執(zhí)行中斷服務程序中斷服務，執(zhí)行中斷服務程序 l關關CPUCPU中斷中斷 l恢復軟件現(xiàn)場恢復軟件現(xiàn)場 l恢復屏蔽狀態(tài)恢復屏蔽狀態(tài) l恢復硬件現(xiàn)場恢復硬件現(xiàn)場 l開開CPUCPU中斷中斷 l返回到中斷點返回到中斷點 必須用硬件實現(xiàn)的有：必須用硬件實現(xiàn)的有： 保存中斷點和進入中斷服務程序入口。保存中斷點和進入中斷服務程序入口。 這兩個功能相

21、當于執(zhí)行一條轉(zhuǎn)子程序指令，因為中 斷發(fā)生在現(xiàn)行程序的什么地方是不確定的，不能由 程序員來安排。 必須用軟件實現(xiàn)的有：必須用軟件實現(xiàn)的有： 中斷服務和返回到中斷點。中斷服務和返回到中斷點。 返回到中斷點，通過執(zhí)行一條中斷返回指令來實現(xiàn)。 計算機科學與技術計算機科學與技術 36 4.2.2 中斷屏蔽中斷屏蔽 設置中斷屏蔽有三個用處： (1)在中斷優(yōu)先級由硬件確定了的情況下，改變中斷在中斷優(yōu)先級由硬件確定了的情況下，改變中斷 源的中斷服務順序。源的中斷服務順序。 (2)決定設備是否采用中斷方式工作。 (3)在多處理機系統(tǒng)中，把外圍設備的服務工作分配 到不同的處理機中。 中斷屏蔽的實現(xiàn)方法主要有兩種：

22、 方法一：每級中斷源設置一個中斷屏蔽位。方法一：每級中斷源設置一個中斷屏蔽位。 方法二：改變處理機優(yōu)先級方法二：改變處理機優(yōu)先級 計算機科學與技術計算機科學與技術 37 例例4.34.3：有四個中斷源D1、D2、D3和D4，它們的中斷 優(yōu)先級從高到低分別是1級、2級、3級和4級。這些 中斷源的正常中斷屏蔽碼和改變后的中斷屏蔽碼見 下表。每個中斷源一位，共4位屏蔽碼。 中中斷斷源源名名稱稱中中斷斷優(yōu)優(yōu)先先級級 正正常常中中斷斷屏屏蔽蔽碼碼 D1 D2 D3 D4 改改變變后后的的中中斷斷屏屏蔽蔽碼碼 D1 D2 D3 D4 D D1 1 D D2 2 D D3 3 D D4 4 1 1 2 2

23、3 3 4 4 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 計算機科學與技術計算機科學與技術 38 解：解： q如果4個中斷源都使用正常的中斷屏蔽碼，處理機的 中斷服務順序?qū)栏癜凑罩袛嘣吹闹袛鄡?yōu)先級進行。 q如果改變中斷屏蔽碼，當D1、D2、D3和D4這4個中 斷源同時請求中斷服務時，處理機實際為各個中斷 源服務的先后次序就會改變。 q處理機響應的順序是D1、D2、D3、D4 q實際

24、服務的順序是實際服務的順序是D4、D3、D2、D1 計算機科學與技術計算機科學與技術 39 中中斷斷請請求求 主主程程序序 中中斷斷服服務務程程序序 D D1 1 D D2 2 D D3 3 D D4 4 D D1 1, ,D D2 2, ,D D3 3, ,D D4 4 時時間間 t t 按照改變后的中斷屏蔽碼，處理機響應中斷源的中斷服務按照改變后的中斷屏蔽碼，處理機響應中斷源的中斷服務 請求和實際中斷服務的順序請求和實際中斷服務的順序 計算機科學與技術計算機科學與技術 40 改變處理機的優(yōu)先級改變處理機的優(yōu)先級 q中斷優(yōu)先級不僅在處理機響應中斷源的中斷服務請求時 使用，而且為每個中斷源的中

25、斷服務程序也賦予同樣的 中斷優(yōu)先級。 q若系統(tǒng)中有n個中斷源，則處理機的狀態(tài)字需要設置log2 （n+1）位來表示系統(tǒng)中每個中斷源的優(yōu)先級。處理機 本身的優(yōu)先級最低。 q為每一個中斷源分別設置處理機狀態(tài)字，通常將其存放 在主存的一個固定區(qū)域中。中斷源的處理機狀態(tài)字中有 一個中斷優(yōu)先級字段，該字段一般都可以由程序員通過 軟件來修改。 計算機科學與技術計算機科學與技術 41 q處理機在響應某一個中斷源的中斷服務請求之后，就把屬 于這個中斷源的處理機狀態(tài)字作為當前處理機的狀態(tài)字。 q正常工作情況下，在各個中斷源的處理機狀態(tài)字中設置的 中斷優(yōu)先級應該與這個中斷源本身的硬件中斷優(yōu)先級相同。 此時處理機響

26、應中斷源的中斷服務請求和完成中斷服務的 過程將嚴格按照中斷源的硬件中斷優(yōu)先級進行。 q若軟件改變了中斷源處理機狀態(tài)字中的優(yōu)先級字段，就會 使處理機的優(yōu)先級改變，變成了程序員為這個中斷源設置 的中斷優(yōu)先級。 計算機科學與技術計算機科學與技術 42 例例4.4：某處理機共有4個中斷源D1、D2、D3和D4，它 們的硬件中斷優(yōu)先級從低到高分別為1級、2級、3級 和4級。處理機本身的優(yōu)先級最低，為0級。在中斷 源D1、D2、D3、D4的中斷向量中，程序員為它們設 置的優(yōu)先級分別為4級、3級、2級、1級。 解：解：在處理機狀態(tài)字中設置3個中斷屏蔽位。 000為處理機本身的優(yōu)先級， 001100分別表示4

27、個中斷源的中斷優(yōu)先級。 當4個中斷源同時請求中斷服務時， 改變處理機的中斷優(yōu)先級改變處理機的中斷優(yōu)先級 解：解：處理機實際完成中斷服務的過程 是是 D3、D2、D4、D1 計算機科學與技術計算機科學與技術 44 (1)(1)兩者使用的概念不同。兩者使用的概念不同。 前者使用中斷屏蔽 后者使用中斷優(yōu)先級 (2)(2)需要屏蔽碼的位數(shù)不同。需要屏蔽碼的位數(shù)不同。 前者所需要的屏蔽位數(shù)比較多 n：log2（n+1） (3)(3)可屏蔽的中斷源數(shù)量和種類不同?？善帘蔚闹袛嘣磾?shù)量和種類不同。 前者可以任意屏蔽掉一個或幾個中斷源， 后者只能屏蔽掉比某一個優(yōu)先級低的中斷源。 兩種方法的不同兩種方法的不同 4

28、.3 通道處理機通道處理機 4.3.1 通道的作用和功能 4.3.2 通道的工作過程 4.3.3 通道種類 4.3.4 通道中的數(shù)據(jù)傳送過程 4.3.5 通道流量分析 計算機科學與技術計算機科學與技術 46 4.3.1 通道的作用和功能通道的作用和功能 q程序控制、中斷和DMA方式管理外圍設備會引起 兩個問題： m所有外設的輸入/輸出工作均由CPUCPU承擔，CPU 的計算工作經(jīng)常被打斷而去處理輸入/輸出的 事務，不能充分發(fā)揮CPUCPU的計算能力。 m大型計算機系統(tǒng)的外設雖然很多，但同時工 作的機會不是很多。如果為每一臺設備都配 置一個接口，必然是一種浪費。特別是DMA 接口，它的硬件代價很

29、高。 計算機科學與技術計算機科學與技術 解決問題的思路：解決問題的思路： q設置專門的I/O處理機處理機來分擔全部或大部分的I/O 工作。例如，管理所有低速外圍設備的I/O工作， 對DMA接口的初始化工作，控制DMA的數(shù)據(jù)傳送、 數(shù)據(jù)格式的變換、設備狀態(tài)的檢測等。這樣，就 能進一步提高整個計算機系統(tǒng)功能分散化的程度， 充分發(fā)揮CPU的計算潛力。 47 計算機科學與技術計算機科學與技術 48 2 通道方式通道方式 q通道處理機通道處理機能夠負擔外圍設備的大部分輸入輸出 工作，包括管理外設、初始化DMA、設備故障的 檢測和處理。 q通道處理機不是一臺具有完整指令系統(tǒng)的處理機， 但是可以把它看作是一

30、臺能夠執(zhí)行有限輸入輸出能夠執(zhí)行有限輸入輸出 指令指令，并且能夠被多臺外圍設備共享能夠被多臺外圍設備共享的小型DMA 專用處理機。 計算機科學與技術計算機科學與技術 49 3 輸入輸出系統(tǒng)的四級層次結構輸入輸出系統(tǒng)的四級層次結構 q一臺大型機系統(tǒng)中由CPU、通道、設備控制器、外 設構成4級層次結構的輸入/輸出系統(tǒng)。 CPU 通道 1 通道 2 通道 i 主存 設備 控制器 磁盤 內(nèi)部總線 設備 控制器 磁盤 磁盤 設備 控制器 設備 控制器 通道總線 設備 控制器 設備 控制器 設備 設備 設備 設備 設備 設備 通道總線 通道總線 計算機科學與技術計算機科學與技術 50 4 通道的主要功能 1

31、 接收接收CPUCPU發(fā)來的發(fā)來的I/OI/O指令，并根據(jù)指令要求選擇指指令，并根據(jù)指令要求選擇指 定的外設與通道相連接定的外設與通道相連接。 2 執(zhí)行執(zhí)行CPUCPU為通道組織的通道程序。為通道組織的通道程序。從主存中取出通 道指令，對通道指令進行譯碼，并根據(jù)需要向被 選中的設備控制器發(fā)出各種操作命令。 3 給出外設中要進行讀給出外設中要進行讀/ /寫操作的數(shù)據(jù)所在的地址。寫操作的數(shù)據(jù)所在的地址。 如磁盤存儲器的柱面號、磁頭號、扇區(qū)號等。 計算機科學與技術計算機科學與技術 51 4、給出主存緩沖區(qū)的首地址。給出主存緩沖區(qū)的首地址。該緩沖區(qū)用來暫存從 外設輸入的數(shù)據(jù)，或者將要輸出到外設中的數(shù)據(jù)

32、。 5、控制外設與主存緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳送的長度，控制外設與主存緩沖區(qū)之間的數(shù)據(jù)傳送的長度， 并判斷傳輸是否結束。并判斷傳輸是否結束。 6、指定傳送工作結束時要進行的操作。指定傳送工作結束時要進行的操作。例如將外設 的中斷請求及通道的中斷請求送往CPU。 7、檢查外設的工作狀態(tài)是否正常，并將該狀態(tài)信息檢查外設的工作狀態(tài)是否正常，并將該狀態(tài)信息 送往主存指定單元保存。送往主存指定單元保存。 8、在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成必要的格式變換。在數(shù)據(jù)傳輸過程中完成必要的格式變換。如字拆 為字節(jié)或者字節(jié)裝配為字。 計算機科學與技術計算機科學與技術 52 5 通道的硬件構成通道的硬件構成 q寄存器寄存器 m數(shù)據(jù)緩

33、沖寄存器 m主存地址計數(shù)器 m傳輸字節(jié)數(shù)計數(shù)器 m通道命令字寄存器 m通道狀態(tài)字寄存器 q控制邏輯控制邏輯 m分時控制 m地址分配 m數(shù)據(jù)傳送、裝配和拆分等 計算機科學與技術計算機科學與技術 53 q通道與設備控制器之間一般采用標準的輸入/輸 出接口來連接。 q通道通過標準接口把操作命令送到設備控制器， 設備控制器解釋并執(zhí)行這些通道命令，完成命令 指定的操作。 q設備控制器能夠記錄外設的狀態(tài)，并把狀態(tài)信息 送往通道和CPUCPU。 6 6 通道對外設的控制通過輸入通道對外設的控制通過輸入/ /輸出接口和設備輸出接口和設備 控制器進行控制器進行 計算機科學與技術計算機科學與技術 54 通道完成一

34、次數(shù)據(jù)輸入輸出的過程分為三步： 1.在用戶程序中使用訪管指令進入管理程序，由CPU通過 管理程序組織一個通道程序，并啟動通道。 2.通道處理機執(zhí)行通道程序，完成指定的數(shù)據(jù)輸入輸出工 作。通道處理機執(zhí)行通道程序與CPU執(zhí)行用戶程序是并行 的。 3.通道程序結束后向CPU發(fā)出中斷請求，CPU響應后第二 次進入操作系統(tǒng)，調(diào)用管理程序?qū)斎胼敵稣埱筮M行處 理。是正常結束，管理程序進行必要的登記等工作；如 果是故障、錯誤等異常情況，則進行異常處理。然后返 回用戶程序繼續(xù)執(zhí)行。 每完成一次輸入輸出工作，CPU只需要兩次調(diào)用管理程序。 4.3.2 通道的工作過程通道的工作過程 計算機科學與技術計算機科學與技

35、術 55 q通道完成一次數(shù)據(jù)輸入/輸出的工作過程 1.在用戶程序中使用訪管指令進入管理程序， 由管理程序生成一個通道程序，并啟動通 道。 p用戶在目標程序中設置一條廣義指令，通過 調(diào)用操作系統(tǒng)的管理程序來實現(xiàn)。 p管理程序根據(jù)廣義指令提供的參數(shù)來編制通 道程序。 p啟動輸入/輸出設備指令是一條主要的輸入/輸 出指令，屬于特權指令。 4.3.2 通道的工作過程通道的工作過程 計算機科學與技術計算機科學與技術 56 2.通道處理機執(zhí)行通道程序，完成指定的數(shù)據(jù) 輸入/輸出工作。 m通道處理機執(zhí)行通道程序與CPU執(zhí)行用戶 程序是并行的。 3.通道程序結束后向CPU發(fā)中斷請求。 qCPU執(zhí)行程序和通道執(zhí)

36、行通道程序的時間關系 通道的工作過程通道的工作過程 通道處理機 訪管訪管 入口入口 OC 設備號設備號 交換長度交換長度 OC OC 主存起始地址主存起始地址 編寫通道程序編寫通道程序 入口入口 置通道地址字置通道地址字 啟動啟動 I/O 返回返回 斷開通道指令斷開通道指令 通道程序通道程序 中斷處理程序中斷處理程序 I/O 中斷請求中斷請求 I/O 中斷響應中斷響應 I/O 中斷返回中斷返回 管理程序管理程序 用戶程序用戶程序 通道程序通道程序 廣義廣義 指令指令 參數(shù)參數(shù) 和和 計算機科學與技術計算機科學與技術 58 CPU執(zhí)行程序和通道執(zhí)行通道程序的時間關系執(zhí)行程序和通道執(zhí)行通道程序的時

37、間關系 CPUCPU 運行用戶程序運行用戶程序 時間時間 請求請求 I/OI/O 訪管指令訪管指令 響應響應 I/OI/O 中斷請求中斷請求 CPUCPU 運行運行 I/OI/O 管理程序管理程序 通道運行存放在主存中的通道程序通道運行存放在主存中的通道程序 編制通道程序編制通道程序 啟動啟動 I/OI/O 操作操作 組織組織 I/OI/O 操作操作 向向 CPUCPU 發(fā)中斷請求發(fā)中斷請求 登記或處理登記或處理 計算機科學與技術計算機科學與技術 59 計算機科學與技術計算機科學與技術 60 5 通道的硬件構成通道的硬件構成 q寄存器寄存器 m數(shù)據(jù)緩沖寄存器 m主存地址計數(shù)器 m傳輸字節(jié)數(shù)計數(shù)

38、器 m通道命令字寄存器 m通道狀態(tài)字寄存器 q控制邏輯控制邏輯 m分時控制 m地址分配 m數(shù)據(jù)傳送、裝配和拆分等 計算機科學與技術計算機科學與技術 61 q通道與設備控制器之間一般采用標準的輸入/輸 出接口來連接。 q通道通過標準接口把操作命令送到設備控制器， 設備控制器解釋并執(zhí)行這些通道命令，完成命令 指定的操作。 q設備控制器能夠記錄外設的狀態(tài)，并把狀態(tài)信息 送往通道和CPUCPU。 6 6 通道對外設的控制通過輸入通道對外設的控制通過輸入/ /輸出接口和設備輸出接口和設備 控制器進行控制器進行 計算機科學與技術計算機科學與技術 62 4.3.3 通道的種類通道的種類 根據(jù)多臺外圍設備共享

39、通道的不同情況，將通道 分為： q字節(jié)多路通道 q選擇通道 q數(shù)組多路通道 計算機科學與技術計算機科學與技術 63 通道與通道與CPU、設備控制器和外設的連接關系、設備控制器和外設的連接關系 CPU 選擇 通道 字節(jié)多 路通道 數(shù)組多 路通道 主存 磁盤 控制器 磁盤 內(nèi)部總線 磁盤 控制器 磁盤 磁盤 設備 控制器 設備 控制器 通道總線 設備 控制器 設備 控制器 設備 設備 設備 設備 設備 設備 通道總線 通道總線 計算機科學與技術計算機科學與技術 64 1 字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道 q為多臺低速低速或中速中速的外設服務 q字節(jié)多路通道采用分時方式工作，依靠它與CPU 之間的高速數(shù)據(jù)通

40、路分時為多臺設備服務。 q字節(jié)多路通道可以包含多個子通道，每個子通道 連接一臺設備控制器。 字節(jié)緩沖字節(jié)緩沖 狀態(tài)狀態(tài)/控制控制 固定地址固定地址 子通道子通道1子通道子通道2子通道子通道3 數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖通道控制通道控制 字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道 至主存儲器至主存儲器 字節(jié)多路通道的結構字節(jié)多路通道的結構 計算機科學與技術計算機科學與技術 66 2 選擇通道選擇通道 q為多臺高速外圍設備服務。 q在一段時間內(nèi)只為一臺高速外設獨占使用。 q選擇通道的只有一套完整的硬件，逐個為物理上 連接的幾臺高速外設服務。 通道控制部分通道控制部分 狀態(tài)狀態(tài)/控制控制 主存地址主存地址 至主存儲器至主存儲器

41、 選擇通道的結構選擇通道的結構 字節(jié)計數(shù)字節(jié)計數(shù) 設備地址設備地址 數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖 數(shù)據(jù)格數(shù)據(jù)格 式變換式變換 字字 字節(jié)字節(jié) 至設備控制器至設備控制器 計算機科學與技術計算機科學與技術 68 3 數(shù)組多路通道數(shù)組多路通道 m適用于高速設備。 m每次選擇一個高速設備后傳送一個數(shù)據(jù)塊，輪 流為多臺外圍設備服務。 m為了充分利用通道，盡量使各臺高速設備重疊 操作。 計算機科學與技術計算機科學與技術 69 m以從磁盤存儲器讀出一個文件的過程為例： (1)定位：把讀寫磁頭移動到記錄該文件的磁道上， 這要依靠機械動作來完成。完成該操作所需的時 間稱為定位時間或?qū)さ罆r間，一般需要幾十毫秒。 (2) 找扇

42、區(qū)：等待讀寫磁頭轉(zhuǎn)動到記錄該文件的起 始扇區(qū)位置。完成該操作所需的時間稱為等待時 間。等待時間的長短主要與兩個因素有關，一是 磁盤的轉(zhuǎn)速，二是磁頭定位到所需要的磁道時， 磁頭所處位置與記錄該文件的起始扇區(qū)位置的相 對距離。因此，等待時間的長短是隨機的，最長 為磁盤轉(zhuǎn)一周所需的時間，最短為零。取平均值， 通常稱為平均等待時間。因此，磁盤存儲器的平 均等待時間一般小于10ms。 計算機科學與技術計算機科學與技術 70 m以從磁盤存儲器讀出一個文件的過程為例： (3) 讀出數(shù)據(jù)。目前，高速磁盤存儲器的數(shù)據(jù)傳輸 率已經(jīng)達到33MB/s以上，因此，讀出一個扇區(qū) （512個字節(jié)）只需要十幾微秒時間。 m

43、通常把前兩部分時間加起來稱為磁盤存儲器的尋盤存儲器的尋 址時間址時間，第三部分時間稱為數(shù)據(jù)傳輸時間數(shù)據(jù)傳輸時間。從上 面的分析可以看出，磁盤存儲器的尋址時間一般 要比數(shù)據(jù)傳輸時間長兩個數(shù)量級以上。 計算機科學與技術計算機科學與技術 71 m因此，像選擇通道那樣，一個高速通道始終只為 一臺高速外圍設備服務存在很大的浪費，并沒有 能夠充分發(fā)揮高速通道的數(shù)據(jù)傳輸潛力，數(shù)組多 路通道正是為了解決這一問題而提出來的。 m數(shù)組多路通道在向一臺高速設備發(fā)出定位命令后 就立即從邏輯上與該設備斷開，直到定位完成時 再進行連接，發(fā)出找扇區(qū)命令后再一次斷開，直 到開始數(shù)據(jù)傳送。 m因此，數(shù)組多路通道的實際工作方式是

44、：通道在 為一臺高速設備傳送數(shù)據(jù)時，有多臺高速設備可 以在定位或者在找扇區(qū)。 計算機科學與技術計算機科學與技術 72 4.3.4 通道中的數(shù)據(jù)傳輸過程與通道流量分析通道中的數(shù)據(jù)傳輸過程與通道流量分析 通道流量 m一個通道在數(shù)據(jù)傳送期間，單位時間內(nèi)能夠傳 送的數(shù)據(jù)量。所用單位一般為B/s。 m又稱為通道吞吐率、通道數(shù)據(jù)傳輸率等。 m通道最大流量 一個通道在滿負荷工作狀態(tài)下的流量 。 計算機科學與技術計算機科學與技術 73 1 字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道 m通道每連接一臺個外設，只傳送一個字節(jié)，然后又 與另一臺設備連接，并傳送一個字節(jié)。 mP：在一個通道上連接的設備臺數(shù)，且這些設備在同 時工作 mn

45、：每一個設備傳輸?shù)淖止?jié)個數(shù)。假設每臺設備傳送 的字節(jié)個數(shù)相同 mDij：連接在通道上的第i臺設備傳送的第j個數(shù)據(jù) TS TD TS TD TS TD D11 D21 Dp1 TBYTE 傳輸各設備的第傳輸各設備的第 1 個字節(jié)個字節(jié) TS TD TS TD TS TD D12 D22 Dp2 傳輸各設備的第傳輸各設備的第 2個字節(jié)個字節(jié) TS TD TS TD TS TD D1n D2n Dpn 傳輸各設備的第傳輸各設備的第 n 個字節(jié)個字節(jié) 計算機科學與技術計算機科學與技術 74 1 字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道 m通道每連接一臺個外設，只傳送一個字節(jié)， 然后又與另一臺設備連接，并傳送一個字節(jié)。

46、 mp p臺設備每臺傳送n n個數(shù)據(jù)總共所需的時間為 T： np)T(TT DSBYTE TS TD TS TD TS TD D11 D21 Dp1 TBYTE 傳輸各設備的第傳輸各設備的第 1 個字節(jié)個字節(jié) TS TD TS TD TS TD D12 D22 Dp2 傳輸各設備的第傳輸各設備的第 2個字節(jié)個字節(jié) TS TD TS TD TS TD D1n D2n Dpn 傳輸各設備的第傳輸各設備的第 n 個字節(jié)個字節(jié) 計算機科學與技術計算機科學與技術 75 m最大流量 m實際流量是連接在這個通道上的所有設備的 數(shù)據(jù)傳輸率之和。 pfi：第i臺設備的實際數(shù)據(jù)傳輸率 DSDS BYTE-MAX

47、TT 1 )pnT(T pn f p 1i iBYTE ff 計算機科學與技術計算機科學與技術 76 2 選擇通道選擇通道 q在一段時間內(nèi)只能單獨為一臺高速外設服務，當這臺設 備的數(shù)據(jù)傳送工作全部完成后，通道才能為另一臺設備 服務。 其中：D Di i表示通道正在為第i臺設備服務 T TDi Di表示通道傳送第i個數(shù)據(jù)所用的時間 TS TD1 TD2TDn D1 T TS TD1 TD2TDn D2 TS TD1 TD2TDn Dp np)T n T (T D S SELECT P臺設備傳送臺設備傳送n個數(shù)據(jù)需要的時間：個數(shù)據(jù)需要的時間： 計算機科學與技術計算機科學與技術 77 mp臺設備每臺

48、傳送n個數(shù)據(jù)總共所需的時間 m最大流量 m實際流量 np)T n T (T D S SELECT D S D S SELECT-MAX T n T 1 )pnT n T ( pn f i p i f Max f SELETE 1 計算機科學與技術計算機科學與技術 78 3 數(shù)組多路通道數(shù)組多路通道 TS TD1 TD2TDk D1 T TS TD1 TD2TDk D2 TS TDk+1 TD2k D1 TS TDn-k TDn Dp np)T k T (T D S BLOCK k：一個數(shù)據(jù)塊中的字節(jié)個數(shù)，：一個數(shù)據(jù)塊中的字節(jié)個數(shù)，kn 數(shù)組多路通道每連接一臺高速設備，傳送一個數(shù)據(jù)塊。所以數(shù)組多

49、路通道每連接一臺高速設備，傳送一個數(shù)據(jù)塊。所以 在一次設備尋址時間在一次設備尋址時間Ts之后，又連續(xù)之后，又連續(xù)k個數(shù)據(jù)傳送時間個數(shù)據(jù)傳送時間TD P臺外圍設備，每臺外設都傳送臺外圍設備，每臺外設都傳送n個字節(jié)，需要的總時間個字節(jié)，需要的總時間T： 計算機科學與技術計算機科學與技術 79 m最大流量 m實際流量 D S D S BLOCK-MAX T k T 1 )pnT k T ( pn f fi Max f p i BLOCK 1 計算機科學與技術計算機科學與技術 80 m各種通道的實際流量應該不大于不大于通道的最 大流量 p兩邊的差值越小，通道的利用率就越高。 p當兩邊相等時，通道處于滿

50、負荷工作狀態(tài)。 BYTEMAXBYTE ff BLOCKMAXBLOCK ff SELECTMAXSELECT ff 計算機科學與技術計算機科學與技術 81 例例4.5：一個字節(jié)多路通道字節(jié)多路通道連接D1、D2、D3、D4、D5 共5臺設備，這些設備分別每10us、30us、30us、 50us和75us發(fā)出一次數(shù)據(jù)傳送請求。 (1)計算這個通道的實際流量和工作周期。 (2)如果這個字節(jié)多路通道的最大流量正好等于通道最大流量正好等于通道 實際流量實際流量，并假設數(shù)據(jù)傳輸率高的設備，其優(yōu)先級 也高。5臺設備在0時刻同時向通道發(fā)出第一次傳送 數(shù)據(jù)的請求，并在以后的時間里按照各自的數(shù)據(jù)傳 輸率連續(xù)

51、工作。畫出通道分時為各臺設備服務的時 間圖，并計算處理完各設備的第一次請求的時刻。 (3)從時間圖中發(fā)現(xiàn)什么問題？如何解決？ 計算機科學與技術計算機科學與技術 82 解： (1) 通道的實際流量為： fBYTE(1/10+1/30+1/30+1/50+1/75)MB/S 0.2MB/S 通道的工作周期為： t1/fBYTE 5us 計算機科學與技術計算機科學與技術 83 通道處理完各設備這個第一次請求的時間如下： D1: 5us;D2: 10us; D3: 20us;D4: 30us 設備D5的第一次請求沒有得到響應，數(shù)據(jù)丟失。 設備D5第一 次請求未 得到響應 的原因分 析： D1 D2 D

52、3 D4 D5 t t t t t 0 10 20 30 40 50 60 70 80 計算機科學與技術計算機科學與技術 84 方法一：增加通道的最大工作流量。方法一：增加通道的最大工作流量。例如，把通道的 工作流量增加到0.25MB/S（工作周期為4us）。 方法二：動態(tài)改變設備的優(yōu)先級。方法二：動態(tài)改變設備的優(yōu)先級。例如，在30us至70us 之間臨時提高設備D5的優(yōu)先級。 方法三：增加緩沖存儲器。方法三：增加緩沖存儲器。例如，只要為設備D5增加 一個數(shù)據(jù)緩沖寄存器，它的第一次請求可以在第 85us處得到響應，第二次請求可以在第145us處得 到響應。 計算機科學與技術計算機科學與技術 8

53、5 4.4 輸入輸出處理機輸入輸出處理機 通道處理機仍依賴CPU來完成部分工作 1. 每調(diào)用一次輸入輸出操作的前處理和后處理仍要CPU 來完成，需要兩次中斷方式中斷CPU的現(xiàn)行程序，調(diào) 用操作系統(tǒng)的管理程序為輸入輸出操作服務。 2. 當外圍設備或者通道處理機出現(xiàn)異常情況時，通道處 理機本身不能處理，需要中斷方式請求CPU來處理。 3. 對所傳送數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換、碼制轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)塊整體的 正確性檢驗工作仍需要CPU完成。 4. 文件的管理設備的管理等操作系統(tǒng)工作，通道處理機 無法完成，需要CPU來實現(xiàn) 計算機科學與技術計算機科學與技術 86 q輸入輸出處理機通常是一個獨立的處理機，具有 一定的運算功

54、能，可以承擔一般的外圍處理機的 輸入輸出、控制操作和運算處理任務。另外，輸 入輸出處理機可以具有自己的存儲器，不必通過 主存儲器就能完成與外圍設備的數(shù)據(jù)交換。 計算機科學與技術計算機科學與技術 87 典型的輸入輸出處理機典型的輸入輸出處理機 CPU CPU CPU 主主存存 主主存存 內(nèi)內(nèi)部部總總線線 I/O處處理理機機 I/O處處理理機機 設設 備備 控控制制器器 設設 備備 控控制制器器 設設 備備 控控制制器器 設設 備備 控控制制器器 設設 備備 控控制制器器 設設備備 設設備備 設設備備 設設備備 設設備備 設設備備 設設備備 設設備備 計算機科學與技術計算機科學與技術 88 q除了

55、通道所具備的所有功能，輸入輸出處理機還具備： (1) 碼制轉(zhuǎn)換。 (2)進行數(shù)據(jù)傳輸過程中的數(shù)據(jù)校驗和校正。 (3)利用自己的算術邏輯指令來完成故障處理。 (4)代替CPU完成大部分文件管理工作。 (5)定時運行診斷程序，可以診斷外圍設備和輸入輸出處理 機是否正常并顯示系統(tǒng)狀態(tài)。 (6) 處理人機對話。 (7)網(wǎng)絡或遠程終端直接連在I/O處理機上，由輸入輸出處 理機完成遠程用戶服務工作。 計算機科學與技術計算機科學與技術 89 q輸入輸出處理機可以與中央處理機共享主存儲器， 可以有自己的存儲器。每臺輸入輸出處理機可以 有自己獨立的運算部件和指令控制部件，也可以 由多個處理機共享一個運算部件和指

56、令控制部件。 計算機科學與技術計算機科學與技術 90 q根據(jù)是否共享主存 m共享主存儲器的輸入輸出處理機。 m不共享主存儲器的輸入輸出處理機。 q根據(jù)運算部件和指令控制部件是否共享分為： m合用同一個運算部件和指令控制部件。造價低， 控制復雜。 m獨立運算部件和指令控制部件。 qP182 CYBER1700大型機的輸入輸出處理機 計算機科學與技術計算機科學與技術 91 q操作系統(tǒng)的作用之一是在多進程之間進行進程保 護，這種保護包括存儲器訪問和I/O操作兩個方面。 qI/O操作主要是在外設和存儲器之間進行，所以 操作系統(tǒng)必須保證這些I/O操作的安全性。 I/O與操作系統(tǒng) 計算機科學與技術計算機科學與技術 92 I/OI/O與操作系統(tǒng)與操作系統(tǒng) DMA是使用虛擬地址還是物理地址？ q使用物理地址進行DMA傳輸，存在以下兩個問題