易學筆記-系統分析師考試-第6章 系統配置與效能評價/6.3 輸入輸出系統/6.3.1 輸入輸出方式
阿新 • • 發佈:2018-11-27
- I/O系統
- 組成
- I/O裝置
- I/O介面(I/O 控制器)
- I/O控制管理軟體
- 輸入操作:將計算機外部資訊輸入到計算機內部,並進行加工處理
- 輸出操作:將計算機內部資訊經過處理輸出到計算機外部裝置
- I/O系統工作方式
- 程式控制方式
- 概念:由CPU執行 I/O程式實現主機和外設之間的資料傳送
- 分類
- 無條件傳送
- 原理:
- I/O埠時刻準備接收外設資訊或者輸出資訊到外設
- CPU不需要檢查 I/O狀態,隨時跟進需要接收或者傳送資料
- 優點:軟硬體結構很簡單
- 缺點:要求時序配合精確,一般外設很難滿足
- 使用場景:簡單開關量的 I/O控制
- 原理:
- 無條件傳送
- 程式查詢方式
- 原理
- CPU當需要向外設接收或者傳送資料時,要求先檢查外設的工作狀態,如果狀態不允許則迴圈等待
- 允許操作的外設狀態有:外設準備好接收"資料"或者外設緩衝區為空準備傳送資料
- 優點:方法簡單、硬體開銷小
- 缺點: I/O能力不高,嚴重影響CPU利用率
- 原理
- 程式中斷方式
- 概念:計算機正在執行當前程式A時,出現另外一個急需處理的程式B,這時候計算機先停止執行A(儲存現場)而轉向執行B,執行完程式B後再回來繼續執行程式A(恢復現場)
- 中斷程式分5個階段
- 中斷請求
- 中斷判優
- 中斷響應
- 中斷處理
- 中斷返回
- 中斷程式分類
- 中斷訊號線法
- 中斷軟體查詢法
- 雛菊鏈法
- 匯流排仲裁法
- 中斷向量表法
- 優點:CPU無需等待提高了效率
- DMA(直接儲存器存取(direct memory access))工作方式
- 原理:DMA為了主存和外設之間實現高速、批量資料交換而是設定的
- DMA控制器
- 控制和管理傳輸的資料
- 與CPU共享系統匯流排,並且有獨立訪問儲存器的能力
- 獲取匯流排的三種方式
- 暫停方式:CPU停止訪問主存法
- 共享方式:儲存器分時法
- 週期竊取方式:週期挪用法
- 特點:
- 使得主存既可以被CPU訪問,又可以被外設訪問
- 訪問主存時,地址確認、傳輸資料的計數都由硬體電路直接實現
- 主存開闢專用緩衝區供外設接收和傳送資料
- 使得CPU和外設並行工作,提高了系統的效率
- DMA在傳輸資料時要通過程式預處理,完成後通過中斷方式進行後續處理
- 通道方式
- 原理:
- 是一種高階的I/O控制部件,在一定的硬體的基礎上利用軟體通道方式實現I/O控制和傳輸
- 一定程度上脫離CPU的介入,但啟動和停止還需要CPU管理
- 原理:
- 通道方式
- 概念:是實現外設和主存之間互動資料的控制器
- 當用戶請求外設時的工作流程
- 根據I/O要求構造通道程式和通道狀態字
- 將通道程式儲存到記憶體中
- 將通道程式的首地址放到通道地址字中
- 執行I/O指令
- 分類
- 位元組多路通道
- 概念:簡單的共享通道,用於連線和管理多臺低配裝置
- 工作方式:以位元組交叉方式傳送資訊
- 舉例:
- 選擇通道
- 概念:高速通道,可以連線多臺裝置,但是同一個時間只能一臺裝置工作,該裝置獨佔整個通道
- 舉例:
- 陣列多路通道
- 概念:結合位元組通道和選擇通道,擁有多個子通道,多個子通道同時服務多個裝置
- 位元組多路通道
- I/O處理機
- 概念:
- 也稱為外圍處理機,是一個專用或者通用、大型、高效的計算機系統處理外圍裝置
- 利用共享儲存器與主機交換資訊
- 組成
- 與中央處理器共享主存
- 有獨立的儲存器
- 有獨立的運算部件
- 有獨立的或者共享的指令控制部件
- 特點
- 有豐富的指令系統和完善的中斷系統
- 類似於一般處理機,有自己的區域性儲存器
- 碼值轉換、資料校驗
- 故障處理
- 檔案管理
- 診斷和顯示系統狀態
- 處理人機對話
- 遠端連線