计算机系统结构第3章存储、总线、中断课件.ppt

3.优先次序的三种确定方式 1)集中式串行链接方式： 部件 0 部件 1 部件 N-1 总线控制器 总线可用 总线请求 总线忙 集中式串行链接 a)电路特点： 并联总线请求，串联总线响应，并联总线状态。 b)次序确定 完全由“总线可用”线所接部件的物理位置来决定，离总 线控制器越近的部件其优先级越高。 C）优点： ?算法简单，线数少，且不取决于部件的数量。 ?部件增加容易，可扩充性好。 ?逻辑简单，容易通过重复设置来提高其可靠性。 d)缺点： ?对“总线可用”线敏感。 ?优先级固定，不可被程序更改，灵活性差。 ?遥远部件难以获得总线使用权。 ?“总线可用”信号顺序、脉动地通过每一部件,限制了总 线分配的速度。 ?受总线长度影响，增、减及移动部件也受限。 2)集中式定时查询方式： 部件 0 部件 1 总线控制器 总线请求 总线忙 部件 0 部件 1 部件 N-1 总线控制器 总线请求 总线忙 集中式定时查询 定时查询计数 …… a）总线分配过程： ①部件发送请求。 ②总线不忙时，总线控制器的查询计数器开始记数。 ③定时查询各部件。 ④部件接收计数值，并判断，若与部件号一致，则发总线忙，撤消请求，开始占用总线。 ⑤总线控制器收到总线忙，停止计数，停止查询。 ⑥传送结束撤消总线忙 b)次序确定 ?总线分配前计数器清“0”,从“0”开始查询，优先级排序类似串行链接。 ?总线分配前不清“0”，从中止点继续查询，是循环优先级，部件使用总线机会均等。 ?总线分配前将计数器设置初值，可以指定某个部件为最高优先级。 ?总线分配前将部件号重新设置，可以为各部件指定任意希望的优先级。 c)优点： ?优先级可由程序控制，灵活性强。 ?某一部件的失效不影响其它部件，可靠 性高。 d)缺点： ?线数多，扩展性差，控制复杂。 ?速度取决于计数器信号的频率和部件数， 不是很高。 3)集中式独立请求方式： 部件 0 总线控制器 部件 0 部件 N-1 总线控制器 总线请求0 集中式独立请求 …… 总线准许0 总线请求N-1 总线准许N-1 总线已被分配 … a)次序确定 总线控制器根据某种算法来仲裁。 b)优点： ?总线分配速度快。 ?可以灵活确定下一个使用总线的部件。 ?可以方便的隔离失效的部件发出的总线请求。 c)缺点： ?控制线多，N个部件要2N+1根控制线。 ?总线控制器复杂。 1.包括内容: I/O设备、设备控制器及与I/O操作有关的软硬件等。 2.I/O系统的发展： 1)早期及目前低性能单用户计算机的I/O操作由程序员 直接安排。主要解决CPU、主存和I/O设备之间的速度差距。 2)现在改由用户向系统发出I/O请求，经OS来分配调度 设备并进行具体的I/O处理。主要解决面向OS，在OS与I/O系 统间进行合理的软、硬件功能分配。 3.I/O的三种方式 3.4 输入/输出系统 3.4.1 输入/输出系统概述 1)程序控制I/O a)全软的 b)程序查询状态驱动的 c)中断驱动的 2)直接存贮器访问(DMA) 3)I/O处理机 a)通道方式(Channel) 　 可看作是“处理机”，有自己的指令系统（通道指令）和程序（通道程序），通道与CPU并行工作。通道指令功能简单，使用面窄。通道不是独立处理机。 　　b)外围处理机方式(PPU) 独立性、通用性和功能较强。 1.目的 1)防止用户自行输入而破坏其他用户程序或系统程 序及用户窃取系统不该让其读出的内容。 2）将CPU进一步从I/O事务中脱离出来，使之具有更 多的时间从事计算工作 2.通道处理机的作用 1）通道处理机将负担外围设备的大部分I/O工作 2）是一台同时能够被多台外围设备共享的小型DMA处理机 3.4.2 通道处理机的工作原理和流量设计 3.通道的工作原理 管态指令是中央处理机用来控制外部设备操作用的输入输出指 令。目态指令（访管指令）是用户态应用程序的指令。 广义指令是由访管指令和若干参数组成，它的操作码实质上是 对应于此广义指令的管理程序入口。 在一般用户程序中，通过调用通道来完成一次I/O的过程主 要有四个阶段，如图所示 。 1）通道程序编制期 2）通道开始选择设备期 3）通道数据传送期 4）通道数据传送结束期 第3章 存储、中断、总线与I/O系统 3.1 存储系统的基本要求和并行主存系统 3.2 中断系统 3.3 总线设计 3.4 输入/输出