Средства обнаружения и защиты от ошибок . Архитектура современных н)¥щ основана на полностью ассоциативном отображении .

_{Система ввода -вывода}

ЕМ помимо ядра содержит многочисленные периферийные устройства (ГУ) и устройство для ввода /вывода данных , для связи между ними . Передача данных от ГУ в память (ядро ) ЭЕМ - ввод информации , из ядра в ГУ - вывод .

Производительность и эффективность использования ЗЁМ определяется составом её ГУ и способом организации и< совместной работы . Для обмена данными в ЭЕМ используется специальная система ввода /вывода (СЕВ ).

СВВ обеспечивает обмен данных с помощью сопряжений , которые называются интерфейсами . Интерфейс представляет собой совокупность линий связи , электрических сигналов , ...

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Слайд 33

Слайд 34-

_{Система ввода -вывода}

Система ввода /вывода должна обеспечивать :

• построение вычислительной системы с переменнымсоставом оборудования

• реализацию параллельной работы процессора надпрограммой и выполнение m процедур ввода /вывода

• простоту и стандартность операций ввода /вывода ,обеспечивая независимость программ отособенностей ГУ

• автоматическое распознавание и обслуживание ГУСпособы обмена :

• программный (не форсированный )

• го прерывания (форсированный )

• при прямом доступе к памяти (аппаратный )

Слайд 35

_{Система ввода -вывода}

Программно управляемый обмен данными осуществляется го инициативе процессора и под его управлением . Данные между процессором и памятью , памятью и внешним устройством пересылаются через процессор (регистр АХ). [\н таком обмене процессор из всё время его выполнения отвлекается от других команд - снижается производительность ЗЕМ .

Пересылая блок данных Ц1 выполняет много вспомогательных действий :

• буферизация данных

• преобразование форматов данных

• подсчёт количества передач

• учёт ограничений го счётчику

• формирование адреса памяти

• обнаружение конечных символов при передаче цепочек

В результате скорость передачи данных снижается в десятки

Слайд У.

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

_{Система ввода -вывода}

Программно управляемый обмен данными осуществляется го инициативе процессора и под его управлением . Данные между процессором и памятью , памятью и внешним устройством пересылаются через процессор (регистр АХ). [\н таком обмене процессор из всё время его выполнения отвлекается от других команд - снижается производительность ЗЕМ .

Пересылая блок данных Ц1 выполняет много вспомогательных действий :

• буферизация данных

• преобразование форматов данных

• подсчёт количества передач

• учёт ограничений го счётчику

• формирование адреса памяти

• обнаружение конечных символов при передаче цепочек

В результате скорость передачи данных снижается в десятки

& 37

_{Система ввода -вывода}

Форсировать скорость передачи данных с ГУ можно используя обмен го прерываниям . В этом случае обмен осуществляется го требованию ГУ, когда онэ готово к нему , а идентификацию устройства производить го вектору прерывания , переходя соответственно к программе обслуживания fV. Это всё повышает скорость передачи , нэ принцип программно управляемого обмена остаётся неизменным .

Максимально быстрый режим обмена данными осуществляется с помощью ГДЛ (прямой доступ к памяти ). ГДП происходит без участия процессора , данные перекачиваются в ГУ непосредственно из памяти (минуя процессор ) и наоборот (аппаратная передача ). Этот режим реализуется с помощью дополнительного контроллера ГД1 (КПДП ).

Стай

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

_{Система ввода -вывода}

системная иина

ПР

ЗУ

ПУ

1 -2 - ввод'вы Вод

ПР

« ⁴ >

ПУ

3 ■ чтен^аапись ПДП 4 - ввод/вывод ПДП

Прямой доступ к памяти (мимо процессора )

Слайд

Изолированный и совмещённый ввод /вывод

Так как адресуемым объектом является ячейка , хранящая информацию , возникает возможность создания единого совмещённого адресного пространства - получается однородно адресуемая система . Такое пространство называется адресным пространством ввода /вывода , отображаемым на память .

Использование совмещённого адресного пространство имеет следующие преимущества :

• для ввсда /вывода на нужны специальные команды h/out,вое адреса обслуживаются командой mov - меньше команд

• для ввода /вывода не нужны спец сигналы 41ЕВ ,3 ГНЗ; есть4ТСП ,3 ПСП - меньше линий интерфейса

• с регистрами ввсда /вывода можно оперировать так же, каки с ячейками памяти ;

• можно отвести любой объём памяти под устройстваввсда /вывода .

Слайд 4)

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Структурная и функциональная организация ЭЕМ (ComputerOrganizationandDesign )

БГУИР кафедра ЭВЧ

доцент Сам ал ь Дм три й Иванович

т.284 -21 -61, dmitry _samal @mail. iu ,

a.5Q2 -5

Лекция V «Ввод /вывод »

2007

_{План лекции}

1. 2. з.

4. 5.

6.

Система ввода -вывода Адресное пространство СВВ Модули ввода /вывода Программно управляемый Ввод /Вывод го прерываниям Прямой доступ к памяти

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Сяюд 2

_{Система ввода /вывода}

Технически система ввода /вывода (СВВ ) реализуется комплексом модулей ввода /вывода (МЗВ ), которые выполняют сопряжение ГУ с ядром ЕМ и различные коммуникационные операции между ними . Две основные функции МЗВ :

• обеспечение интерфейса с ЦП и памятью («большой »интерфейс)

• -//" с одним или несколькими ГУ («малый »интерфейс)

Три основных способа подключения СВВ к ядр/ ЕМ :

• с раздельными шинами памяти и ввода /вывода

• с совместно используемыми линиями данных и адреса

• на общих правах с процессором и памятью .

Сяаяд 3

_{Система ввода /вывода}

Угравла-ме

Адрес

Дан-ье

Угравла-ме

Адрес

Дан-ье

Память

Ц1		Угравла-ме				Память
		Адрес
		Дан-ье
				—		СВВ

Управление вводом /вьводом

ш	Угравла-ме			Память
	Адрес
	Дан-ье
				СВВ

Угравла-ме вводом /еьводом

а) с раздельными шинами памяти и ввода /вывода

б) с совместно используемыми линиями данных и адресас) на общих правах с процессором и памятью .

Слшк> 4

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

_{Система ввода /вывода}

С раздельными шинами памяти и ввода /вывода

Плюсы :

• параллельное обращение как к памяти , так и к СВВ

• возможность специализации каждой из шин (синхронизация ,формат данных и т.п.)

Минусы :

- большое количество точек подключения к Ц1 .

_{Система ввода /вывода}

Управление вводом /вьводом

С совместно используемыми линиями данных и адреса

Плюсы :

• меньше линий шин

• синхронизация взаимодействия СВВ и ОВУ с процессором -

раздельная

- наибольшая эффективность доступа к ячейкам памяти и ГУ

				Управление		Память
				Адрес
				Дан-ье
				Управление
					СВВ
		Адрес
		Дан-ье

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Сяюд 5

		Управление				Память
		Адрес
		Дан-ье
				—		СВВ

Слшк> б

_{Система ввода /вывода}

	Угравла-ме			Память
Ц1	Адрес
	Даы-ье
			—	СВВ

Угравла-ме вводом /еьводом

На общих правах с процессором и памятью

Плюсы

• возможность разработки системной шины

• простота подключения

• возможность подключать ГУ «прямо на шину »

Но (!), ЦП должен был (ъ1 уметь управлять всеми ГУ самостоятельно , обмен ввода /вывода го шине очень медленный , в различных ГУ используются различные форматы данных и длина слова , чва ЕМ .

Сяшд 7

Адресное пространство СЕВ

Адрес модуля и ГУ является частью соотв . команды . Адресное пространство ввода /вывода может быть совмещено с адресным пространством памяти или быть выделенным .

При совмещении аар . пространства - для адресации I^BB отводится определённая область адресов . Все операции |VBB сводятся к операциям чтения и записи определённых регистров МЗВ -> их можно рассматривать как ячейки памяти и в системе команд отсутствовать спец . команды ввода и вывода .

Обычно операции ЕВ - нэ больше Wo от общего числа команд в программе .

Но проблемы с каи и виртуальной памятью - отображение регистров МЗВ нэ всегда будет корректным .

_I

го

о

П.

О

К

Регистры

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com

Сяюд 8

Адресное пространство СЕВ

Достоинства совмещенного адресного пространства :

• уменьшение набора команд для обращения к ГУ, сокращениедлины команды (модификация адресов через ариф . или логич .операции )

• значительное увеличение числа подключаемых улр -в

• возможность внепроцессорного обмена данными между ГУ, если вОС есть команды пересылки данных м/у ячейками ЗУ на прямую

• возможность обмена информацией нэ только с аккумулятором , нэи с любым регистром ЦП

Недостатки : MIPS,SPARC

- сокращение адресного пространства

• усложнение схем декодирования адресов в СБВ

• трудности распознавания операций В среди других операций ->сложности в отладках программ

• трудности гри построении СБВ на простых |VBB - сигналыуправления нэ смогут координировать сложную процедуру ЕВ 9^ ⁹

Адресное пространство СЕВ

В выделенном адресном пространстве для обращения к применяются спец . команды и отдельная система адресов , что позволяет разделить шины для работы с памятью и шины в/вывода -> совмещать го времени обмен с памятью и МЗВ . Адресное прост -вэ ЕМ может быть исп -нэ го прямому назначению .

Достоинства выделенного адресного пространства :

• адрес ГУ в команде в/в может быть коротким - кол -вэ ГУ намногоменьше , чач ячеек ЗУ. Адрес короткий -> короткие команды ЕВ ->простые дешифраторы .

• программы более наглядные - лете отладка . '

- разработка СБВ может проводиться отдельно от разраб -м ОВУНедостатки :

- ввод /вывод только через аккумулятор ЦП , для передачи из ГУ в

РОН , если акк -р занят - четыре команды (сохр . акк -ра, ввод из ГУ, пересылка в РСН , восстановление аккумулятора )

- перед обработкой содержимого ГУ это содержимое надо омм юпереслать в ЦП (кш нэ работает в принципе \

Printed with FinePrint- purchase atwww.fineprint.com