Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Пособие по ВС.doc
Скачиваний:
222
Добавлен:
22.03.2016
Размер:
1.1 Mб
Скачать

8.1 Организация систем ввода-вывода. Каналы, контроллеры

Современные компьютеры позволяют подключать к ним самые разнообразные периферийные устройства (ПУ), т.е. представляют системы с переменным составом оборудования. Для их реализации необходима стандартизация форматов передаваемых сообщений и алгоритмов управления аппаратурой, а также наличие универсальных программных модулей для управления ПУ. В зависимости от назначения и мощности компьютера их системы ввода-вывода (СВВ) имеют различные структуры, а для их построения используются разные сочетания аппаратных и программных средств.

Основные функции свв

Задача СВВ состоит в организации и управлении процессом передачи информации между ПУ и ОП компьютера. Для СВВ любое ПУ представляет собой своеобразный генератор (устройства ввода) или потребитель (устройства вывода) данных Di, работающий под управлением управляющих сигналов Ci и сообщающий о своем состоянии СВВ сигналами Si, рисунок 8.х.

Рисунок 8.х Основные функции СВВ

На СВВ возлагаются следующие функции:

  • формирования текущего адреса Аi ОП и передачи данных по этому адресу,

  • выработки управляющих сигналов Ci,

  • получения и обработки сигналов состояния Si и формирования сообщений о состоянии СВВ,

  • получения приказов от центрального процессора на выполнение операций ввода-вывода.

Кроме того, СВВ обеспечивает синхронизацию процессов в ПУ и центральной части компьютера, согласование скоростей их работы, буферизацию данных и преобразование их форматов.

Естественно, что такой большой набор функций может быть реализован самыми различными способами. В самых первых компьютерах эти функции выполнялись при помощи арифметического устройства и центрального устройства управления, поэтому совмещать операции ввода-вывода и обработки было невозможно. Но это приводило к существенному замедлению работы компьютера, так как операции ввода-вывода выполнялись с участием медленных периферийных устройств. Затем были реализованы системы прерываний и приостановок, позволившие совместить во времени обработку и ввод-вывод. СВВ образует маршрут передачи данных между периферийным устройством (ПУ) и ОП и осуществляет управление обменом. Поскольку передача данных происходит по специальным каналам и в соответствии с определенными правилами, то в СВВ обязательно входят аппаратные средства.

Все функции СВВ можно разбить на три группы:

  • установление связи между ПУ и ОП,

  • определение текущего адреса ячейки памяти для записи или чтения очередного слова данных,

  • разрушение установленной связи и возвращение всех компонентов системы в исходное состояние.

Во время установления связи образуется «канал» передачи данных между одним из ПУ и ОП, по которому и будут передаваться данные. Для этого выявляют наиболее приоритетный запрос и исключают возможность передачи от любого другого ПУ, проверяют работоспособность и готовность к работе всех соответствующих компонентов СВВ и передают им нужную управляющую информацию. В выполнении всех перечисленных действий обязательно участвует процессор.

Определение текущего адреса, преобразование форматов передаваемых данных, контроль передачи и выявление особых условий может выполняться как средствами процессора (программный ввод-вывод), так и автономными аппаратными средствами (прямой доступ в память). Это наиболее длительная часть операции ввода-вывода.

Третья группа функций связана с завершением текущей операции ввода-вывода и «разрушением» канала. Здесь определяется момент и причины (нормальное завершение или завершение вследствие выявления ошибки) завершения обмена и передача управляющей информации компонентам СВВ для перевода их в исходное состояние.