计算机组成_第7章输入输出系统解析.ppt

IEEE-1394是一种高速串行I/O标准接口 各被连接装置的关系是平等的 不用PC介入也能自成系统 三层协议：物理层、链路层和业务层 物理层：提供1394总线和设备之间的电气连接，负责设备的初始化，提供仲裁服务，在网络拓扑结构中保证同一时间一次只有一个节点在发送数据，完成数据传输和接收，将总线数据流和信号电平信息传送给链路层。 链路层：将数据组织成数据包，发送或接收所有数据，将确认的数据包传给处理层，并负责同步数据通信的时钟控制。 业务层：执行请求-应答功能和异步传输时的读、写及锁定操作。写将发送者的数据送往接收者，读将有关数据返回发送者，锁定是写、读指令功能的组合。 串行总线管理器统一协调这三层的?关系。 IEEE1394支持异步和等时同步两种数据传输方式。 异步方式把数据交换层信息送到一个特定的64位地址（Explicit Address）。 等时同步方式基于通道号来广播数据，而不是基于特定地址来传输数据。 IEEE 1394 端子 及接线 PPT133-135是课外阅读内容 IEEE 1394网络由网段和节点构成，每个网段(即一条总线端口)可包含64个节点(0～63)，其中节点63被用作公共广播地址节点，因此一条总线上可连接63台设备。1394网络允许最多1024个网段，网段间可用网桥互连，所以共可连接64512(1024×63)台设备，拓扑结构为树型或菊花链型。 IEEE 1394 网络的拓扑示意图 本章小结 一、主机与外设交换方式 （1）程序查询方式（2）中断（3）DMA (4)通道 二* I/O系统的性能及设计（课外学习） 1 时延约束 时延约束确保完成1次I/O操作的延时被限制在一定范围内。 2 带宽约束（数据量/ s,或I/O操作的数目/s） 给定一个部分配置好的系统，要求设计者平衡系统，可使已经预先配置好的系统到达最大带宽。 1）找到效率最低的通路 2）配置部件并保持带宽 3）配置其他部分以保持这个带宽。 三、** I/O系统的性能及设计*（课外学习例子，Computer Organization and Design，3th edition, 601-602） (1) 对系统性能的影响：Amdahl定律告诉我们，计算机的性能主要由系统中最慢的部分　　　 （称为系统瓶颈）决定。计算机的CPU性能提高得很快，按目前状况，每18个月提高一　　　　倍。要是I/O性能不随之改进的话，即使CPU再快也没有多大意义，整机性能的提高也　　　　会受到严重限制。　　(2) 不同系统中I/O的差异：微机、工作站、大型机和巨型机之间在应用领域上差异很　　　　大，因此其I/O类型和数量也有很大差异。目前各类系统中CPU的速度差异正在减小，　　　　计算机系统的差距主要是I/O系统的差距。　　(3)?I/O系统的设计问题与CPU设计遇到的问题不同：设计I/O的三个标准是成本、性能和　　　　容量。其中容量包含：　　　　?计算机能和哪些不同类型的I/O设备相兼容；?　　　　?每一台计算机能带多少个I/O设备。? * Programmed I/O Requires special instructions Can require dedicated hardware interface to devices Protection enforced via only allow kernel mode access to instructions Virtualization can be difficult Memory-Mapped I/O Re-uses standard load/store instructions Re-uses standard memory hardware interface Protection enforced with normal memory protection scheme Virtualization enabled with normal memory virtualization scheme * * 每个时钟滴答，时钟中断得到执行。时钟中断执行的频率很高：100 次/秒，时钟中断的 主要工作是处理和时间有关的所有信息、决定是否执行调度程序以及处理下半部分。和时间 有关的所有信息包括系统时间、进程的时间片、延时、使用 CPU 的时间、各种定时器，进程 更新后的时间片为进程调度提供依据，然后在时钟中断返回时决定是否要执行调度程序。下 半部分处理程序是 Linux 提供的一种机制，它使一部分工作推迟执行。时钟中断要绝对保证 维持系统时间的准确性，而下半部分这种机制的提供不但保证了这种准确性，还大幅提高了 系统性能。 * * * 一些I/O设备在