Канал ввода-вывода

3.5 Канал ввода-вывода

Канал ввода-вывода (КВВ) представляет собой совокупность  аппаратных и программных средств, предназначенных для организации, управления обменом и непосредственной передачи данных между ОП и ПУ. Канал образует маршрут передачи данных между ОП  и  ПУ  и осуществляет управление обменом, начиная от установления связи и кончая завершением передачи и разрушением установленной связи. Физическая реализация КВВ  выполняется специальными аппаратными средствами (средствами интерфейса) в соответствии с правилами обмена сигналами.

Основные функции КВВ.

В   первую группу   входят функции по  установлению логической связи между ПУ и УП, т.е. по образованию "канала" для передачи данных.

Вторая группа  функций  КВВ связана  с  передачей данных между ПУ и ОП и включает в себя:

- определение текущего адреса ячейки памяти для  записи или чтения;

- преобразование форматов данных;

- контроль передаваемых по "каналам" данных;

- определение особых условий в  процессе  выполнения операций (завершение передачи информации и потребность в дополнительной управляющей информации, возникновения ошибки т.п.).

Рекомендуемые материалы

Третья группа функций связана с завершением обмена и разрушением "канала". Она включает в себя:

- определение момента завершения обмена по сигналу от ЦП или ПУ;

- определение причины завершения обмена, т.е. завершена ли передача всех данных или в процессе обмена обнаружена ошибка;

- информирование ЦП об изменении состояния компонентов СВВ;

- передача управляющей  информации компонентам СВВ,  посредством которой они переводятся в исходное состояние.

Если все  функции управления обменом осуществляются средствами управления интерфейса и  аппаратурой ЦП, то  такой  КВВ называют программным.

Характеристики КВВ. Выделяют две характеристики:

- нагрузочную способность  Nмах, т.е. наибольшее число ПУ, которые может обслуживать КВВ, не вызывая потери информации и снижения скорости их работы;

- номинальную пропускную способность Vквв, т.е. число байт данных, которые могут быть переданы посредством КВВ между ПУ и  ОП за единицу времени при условии,  что  никакие другие устройства ВС не мешают выполнению функции КВВ.

Одним из важных параметров, характеризующих способность КВВ  работать  параллельно с ЦП, является коэффициент работоспособности  программы, который показывает долю времени, затрачиваемого ЦП на программу обработки  при параллельном выполнении операций в  СВВ. Коэффициент работоспособности зависит от способа организации СВВ, числа параллельно работающих ПУ и быстродействия каждого из них.

Прямой доступ к памяти.

Для реализации прямого доступа к памяти в КВВ  должны быть выделенные аппаратные средства, которые осуществяют буферизация и преобразование форматов данных;  определение текущего адреса для передаваемого  в  память или из нее слова,  определение  момента завершения обмена.

Если функции КВВ выполняются специально выделенной  аппаратурой, работающей  под  управлением собственной  программы, то реализованный таким способом  КВВ  называют  процессором ввода-вывода (ПВВ).

При прямом  доступе к памяти ЦП  и ПВВ могут  иметь собственные регистры адресов РгА и данных РгД, как показано на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 – Прямой доступ к памяти с непосредственным обращением

Вам также может быть полезна лекция "13 - Биомы островов".

Такую реализацию прямого доступа называют с непосредственным  обращением к ОП. Приостановки при этом возникают только при одновременном обращении в  ОП со  стороны ЦП и ПВВ и  их длительность не превышает цикла ОП (Тц).

Возможна реализация прямого доступа с косвенным обращением к ОП, рисунок 3.10.  В  этом случае приостановки ЦП возникают при любой  передаче информации между  ОП и ПВВ независимо от того, выполняется ли в ЦП команда с обращением или без обращения к памяти.

Рисунок 3.10 - Прямой доступ с косвенным обращением