计算机系统结构第3章.ppt

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2021/3/26 *   通道在通道数据传送期里,如果所连接的多台设备同时要求交换信息,或者是通道的“数据宽度”与要传送的信息宽度不等时,还要多次选择当前要传送信息的是哪台设备。即每传送一个“数据宽度”就要重新选择设备。   根据通道数据传送期中信息传送方式的不同,分字节多路、选择和数组多路三类通道。   字节多路通道适用于连接大量的像光电机等字符类低速设备。它们传送一个字符(字节)的时间很短,但字符(字节)间的等待时间很长。因此,通道“数据宽度”为单字节,以字节交叉方式轮流为多台低速设备服务,使效率提高。字节多路通道又可有多个子通道,各子通道能独立执行通道指令,并行地操作,以字节宽度分时进出通道。接在每个子通道上的多台设备也能分时使用子通道。   2021/3/26 *   数组多路通道适合于连接多台像磁盘等高速设备。这些设备的传送速率很高,但传送开始前的寻址辅助操作时间很长。为了充分利用并尽可能重叠各台高速设备的辅助操作时间,不让通道空闲等,采用成组交叉方式工作。其“数据宽度”为定长块,传送完K个字节数据后就重新选择下个设备。它可有多个子通道,同时执行多个通道程序。所有子通道能分时共享输入/输出通道,但它是以成组交叉方式传送的,既具有多路并行操作的能力,又具有很高的数据传送速率。 2021/3/26 *   选择通道适合于连接优先级高的磁盘等高速设备,让它独占通道,只能执行一道通道程序。数据传送以不定长块方式进行,相当于“数据宽度”为可变长块,一次对N个字节全部传送完。所以,在数据传送期内只选择一次设备。   IBM370的通道系统如图3-18所示,它是CPU/主存-通道-设备控制器-外设4级结构。其三类通道与各种速度的外设相连,形成数据流量平衡的I/O系统。 2021/3/26 * 图3-18IBM370的I/O结构 2021/3/26 *   2.通道流量的设计   通道流量是通道在数据传送期内,单位时间内传送的字节数。它能达到的最大流量称通道极限流量。通道的极限流量与其工作方式、数据传送期内选择一次设备的时间TS和传送一个字节的时间TD的长短有关。   字节多路通道每选择一台设备只传送一个字节,其通道极限流量 2021/3/26 *   数组多路通道每选择一台设备传送完长K个字节。如果要传送N个字节,就得分次传送才行,每次都要选一次设备,通道极限流量   选择通道每选择一台设备就把N个字节全部传送完,通道极限流量 2021/3/26 *   显然,若通道的TS、TD一定,且N>K时,极限流量为字节多路方式的最小,数据多路方式的居中,选择方式的最大。  由通道工作原理可知,当挂上设备后,设备要求通道的实际最大流量,字节交叉方式工作的应是该通道所接各设备的字节传送速率之和,即 2021/3/26 *   数组多路和选择的应是所接各设备的字节传送速率中之最大者,即 式中,j为通道的编号,fi·j为第j号通道上所挂的第i台设备的字节传送速率,pj为第j号通道中所接设备的台数。 2021/3/26 *   为了保证第j号通道上所挂设备在满负荷的最坏情况下都不丢失信息,必须满足设备要求通道的实际最大流量不超过通道的极限流量,因此,上述三类通道应分别满足 2021/3/26 *   如果I/O系统有m个通道,其中1至m1为字节多路,m1+1至m2为数组多路,m2+1至m为选择,则I/O系统的极限流量为 必然会满足 可以用左右两边的差值衡量I/O系统流量的利用率。差值越小,其利用率越高,设计较合理。 2021/3/26 *   下面举一个流量计算的例子。假设有一字节多路通道,它有3个子通道:“0”号、“1”号高速印字机各占一个子通道;“0”号打印机、“1”号打印机和“0”号光电输入机合用一个子通道。假定数据传送期内高速印字机每隔25μs发送一个字节请求,低速打印机每隔150μs发送一个字节请求,光电输入机每隔800μs发送一个字节请求,则这5台设备要求通道的流量为 根据流量设计的基本要求,该通道的极限流量可设计成0.1MB/s,即所设计的通道工作周期TS+TD=10μs,这样各设备的请求就都能及时得到响应和处理,不会丢失信息。 2021/3/26 *   通常,高速设备请求的响应优先级也高。让各设备请求得到响应的优先序定为:“0”号高速印字机→“1”号高速印字机→“0”号低速打印机→“1”号低速打印机→“0”号光电输入机。如果各设备要求传送字节数据的请求时刻如图3-19中的“↑”所示。由该图可见,每台设备都是在发出下一个申请之前或最多是同时就处理完了上次的申请,不会丢码,但各设备处理完每个字节请求的间隔时间并不相等。 2021/3/26 * 图3-19字节多路通道响应和处理各设备请求的时

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