第六章输入输出系统.ppt

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第六章输入输出系统

6.5 通道处理机 程序控制、中断和DMA方式管理外围设备会引起两个问题: 所有外设的输入/输出工作均由CPU承担,CPU的计算工作经常被打断而去处理输入/输出的事务,不能充分发挥CPU的计算能力。 大型计算机系统的外设虽然很多,但同时工作的机会不是很多。 解决上述问题的方法:采用通道处理机 6.5.1 通道的作用和功能 通道处理机: 能够执行有限I/O指令,并且能够被多 台外围设备共享的小型DMA专用处理 机。 6.5 通道处理机 通道的功能 接收CPU发来的I/O指令,并根据指令要求选择指定的外设与通道相连接。 执行通道程序 从主存中逐条取出通道指令,对通道指令进行译码,并根据需要向被选中的设备控制器发出各种操作命令。 给出外设中要进行读/写操作的数据所在的地址, 如磁盘存储器的柱面号、磁头号、扇区号等。 6.5 通道处理机 6.5 通道处理机 给出主存缓冲区的首地址, 该缓冲区存放从外设输入的数据或者将要输出到外设中去的数据。 控制外设与主存缓冲区之间的数据传送的长度, 对传送的数据个数进行计数,并判断数据传送是否结束。 指定传送工作结束时要进行的操作, 例如:将外设的中断请求及通道的中断请求送往CPU等。 检查外设的工作状态是否正常,并将该状态信息送往主存指定单元保存。 在数据传输过程中完成必要的格式变换 例如:把字拆分为字节,或者把字节装配成字 等。 通道的主要硬件 (1) 寄存器部分 数据缓冲寄存器 主存地址计数器 传输字节数计数器 通道命令字寄存器 通道状态字寄存器 6.5 通道处理机 (2) 控制逻辑 分时控制 地址分配 数据传送 数据装配 拆卸 6.5 通道处理机 6.5 通道处理机 通道对外设的控制通过输入/输出接口和设备控制器进行 通道与设备控制器之间一般采用标准的输入/输出接口来连接。 通道通过标准接口把操作命令送到设备控制器,设备控制器解释并执行这些通道命令,完成命令指定的操作。 设备控制器能够记录外设的状态,并把状态信息送往通道和CPU。 通道对外设的连接 6.5.2 通道工作过程 (1) 在用户程序中使用访管指令进入管理程序, 由CPU通过管理程序组织一个通道程序,并 启动通道。 该广义指令一般是调用操作系统的管理程序来实现。 管理程序根据广义指令提供的参数来编制通道程序。 启动输入/输出设备指令是一条主要的输入/输出指令,属于特权指令。 6.5 通道处理机 (2) 通道处理机执行CPU为它组织的通道程序, 完成指定的数据I/O工作。通道处理机执行 通道程序是与CPU执行用户程序并行的。 (3) 通道程序结束后向CPU发中断请求。CPU响应 这个中断请求后,第二次进入操作系统,调 用管理程序对I/O中断请求进行处理。 6.5 通道处理机 6.3 廉价磁盘冗余阵列RAID 2. RAID1中的镜像和分块如何相互作用? ◆ RAID0+1 先分块后镜像(或称RAID01 ) 6.3 廉价磁盘冗余阵列RAID ◆ RAID1+0 先镜像后分块(或称RAID10 ) 6.3 廉价磁盘冗余阵列RAID 6.3.3 RAID2 1. 位交叉式海明编码阵列 2. 各个数据盘上的相应位计算海明校验码,编码 位被存放在多个校验(Ecc)磁盘的对应位上。 D0 D1 D2 D3 C0 C1 C2 C3 B0 B1 B2 B3 A0 A1 A2 A3 Ecc/Ax Ecc/Bx Ecc/Cx Ecc/Dx Ecc/Ay Ecc/By Ecc/Cy Ecc/Dy Ecc/Az Ecc/Bz Ecc/Cz Ecc/Dz 6.3 廉价磁盘冗余阵列RAID 3. RAID2的特点 每个数据盘存放所有数据字的一位 (位交叉存放) 各个数据盘上的相应位计算汉明校验码,编码位被存放在多个校验(ECC)磁盘的对应位上。 冗余盘用来存放汉明码的校验位,其个数为log2m级。 m:数据盘的个数(也就是数据字的位数) 并未被广泛应用,目前还没有商业化产品。 6.3 廉价磁盘冗余阵列RAID 6.3.4 RAID3 1. 位交叉奇偶校验盘阵列 2. 单盘容错并行传输:数据以位或字节交叉存储, 奇偶校验信息存储在一台专用盘上。 D0 D1 D2 D3 C0 C1 C2 C3 B0 B1 B2 B3 A0 A1 A2 A3 A 校验码 B 校验码 C 校验码 D 校验

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