Tudd Intuíció, előadás, input-output alrendszer
7.1. Input-output eszközök
Külső eszközök teljesítő input-output műveleteket lehet három csoportba sorolhatók:
- működő eszközök a felhasználó. Használt kapcsolatot a számítógép-felhasználók. Ezek közé tartoznak a nyomtatók, kijelzőket, billentyűzeteket, manipulátorok (egér, trackball, joystick), stb.;
- eszköz együttműködik a számítógépet. Használt kommunikálni elektronikus berendezések. Ezek közé tartoznak a lemezmeghajtók és mágnesszalagos eszközök, érzékelők, vezérlők, átalakítók;
- kommunikáció. Használt kommunikálni távoli eszközöket. Ezek közé tartoznak a modemek és adapterek digitális vonalakat.
Meg kell jegyezni továbbá szignifikáns különbség a bemeneti és kimeneti eszközök tartozó különböző osztályok és az egyes osztályokon belüli. Ezek a különbségek kapcsolódnak a következő tulajdonságokkal rendelkezik:
- adatátviteli sebesség (több nagyságrenddel különbség);
- alkalmazást. Minden cselekvés a készülék által támogatott, hatással van a szoftver és az operációs rendszer stratégiát (például, a lemez tárolására használt fájlokat, vagy a virtuális memória oldalak, amelyek a különböző szoftverek);
- irányítás bonyolultságát. A nyomtatót egy viszonylag egyszerű vezérlési felületet biztosít a hajtás - sokkal nehezebb. A hatás ezek a különbségek az OS simított összetettsége input-output vezérlők;
- adatátviteli egységgel. Az adatokat lehet továbbítani blokkok vagy bájt vagy szimbólumok folyamok;
- adatok bemutatása. Különböző eszközök különböző rendszerek a kódoló adatok, beleértve a kódoló különböző szimbólumok és paritás;
- hibák. hiba jellege, ahogyan ők jelentették, azok hatásait és a lehetséges válaszok nagyon eltérőek az átmenet az egyik eszközről a másikra.
Egy ilyen sor külső eszköz vezet, sőt, a képtelenség, hogy dolgozzon ki egy egységes és koherens megközelítés az IO probléma mind az operációs rendszer és a szempontból a felhasználói folyamatok.
Input-output eszközök, termékek általában elektromechanikus és elektronikus alkatrészek. Általában működnek formájában különálló modulok - a tényleges készüléket, és egy vezérlőt (adapter). A vezérlő formáját ölti a PC-kártya behelyezve a bővítőhely. Az alaplapon egy csatlakozót. hogy csatlakozik a kábel. ami a készülék. Sok vezérlők vezérelheti akár két, négy vagy még több azonos eszköz. Az interfész a vezérlő és eszköz egy hivatalos szabvány (ANSI. IEEE vagy az ISO), vagy a de facto szabvány, és különböző társaságok képes külön-külön a vezérlő és berendezés, amelyek megfelelnek az interfész. Tehát sok vállalat, hogy a tárcsák megfelelő IDE vagy SCSI interfész. áramköri chipsetek alaplapok végre IDE és SCSI Controller.
7.2. Célok, célkitűzések és input-output alrendszer technológiai
Adatcsere a felhasználók között, és a számítógépes perifériák végzi egy speciális alrendszer az OS - IO alrendszer. Tulajdonképpen erre a feladatra, és az első olyan rendszer programokat dolgoztak ki. szolgált egy prototípus operációs rendszer.
A fő összetevői az input-output alrendszer vezetők, hogy ellenőrizzék perifériák és a fájlrendszert. Az input-output alrendszer aktívan részt vesz megszakítás vezérlő. Sőt, az alap megszakítás-vezérlő terhelés miatt éppen az input-output alrendszer, így a megszakítás-vezérlő néha részének tekintik az input-output alrendszer.
Fájlrendszer - a fő információs tárház bármilyen számítógépen. Lehetővé teszi, hogy széles körben használják a többi IO alrendszer. Ezen túlmenően, a modell fájl alapján a legtöbb mechanizmusok hozzáférés perifériát.
Az IO alrendszer az alábbi funkciókat biztosítja [5. 17]:
- szervezése párhuzamos üzemeltetése input-output eszközök és a processzor;
- illő baud és adat cache;
- elválasztási berendezések és az adatok közötti folyamatok (végrehajtó programok);
- amely kényelmes logikai interfész eszközök között, és a többi a rendszer;
- Támogatás sokféle vezetők az egyszerű felvétel egy új rendszer vezető;
- dinamikus be- és kirakodását vezetők beavatkozása nélkül az operációs rendszer;
- támogatja több különböző fájlrendszerek;
- támogatja szinkron és aszinkron IO.
IO Evolution lehet, amelyet a következő lépéseket [17].
- A processzor közvetlenül ellenőrzi a periféria.
- A készülék vezérli a vezérlő. A processzor használ programozható bemeneti-kimeneti megszakítás nélkül (az átmenetet a kivételi input-output interface).
- A használata a megszakítás-vezérlő. Input-output, megszakítás-vezérelt.
- A modul (csatorna) közvetlen memória-hozzáférés. Mozgó az adatokat a memóriában (azokból) használata nélkül a CPU.
- Egy külön dedikált input-output processzor vezérli a CPU.
- Egy különálló számítógép vezérléséhez az input-output eszközök minimális CPU beavatkozása.
Tracing az utat a leírt bemeneti és kimeneti eszközök, látható, hogy az interferencia processzor bemeneti-kimeneti függvény kevésbé észrevehetővé válik. A CPU egyre megkönnyebbült kapcsolódó feladatot az input-output, ami növeli a teljesítményét a számítógépes rendszer.
PC-input-output műveletek végezhetők három módon.
- A programozható input-output. Ebben az esetben, ha a processzor megfelel a parancs kapcsolódó input-output, végre is hajtja azt elküldésével a megfelelő parancsokat input-output vezérlő. Ez a készülék végrehajtja a kért műveletet, majd beállítja a megfelelő biteket a nyilvántartások IO állami és nem küld jelet, köztük megszakítás jeleket. A processzor rendszeres időközönként ellenőrzi az állapotát a bemeneti-kimeneti modul, hogy ellenőrizze a befejezése az input-output műveleteket.
Így a processzor közvetlenül vezérli az input-output műveletek, beleértve az azonosító eszköz állapotát, továbbítása az író-olvasó parancsok és adatok. A processzor elküldi a szükséges parancsokat a vezérlő bemenet-kimenet és lefordítja a jelenlegi folyamat egy állam befejezésére vár az input-output műveleteket. Hátránya ennek a módszernek - a nagy veszteségek processzoridőt kezelésével kapcsolatos IO.
Ilyen input-output sokkal hatékonyabb, mint a programozható input-output, mert ez kizárja a felesleges várakozás, hogy haszontalan tétlen processzor. Azonban ebben az esetben az input-output fogyaszt még mindig jelentős mennyiségű processzor idő, mert minden szó, amelyet eljuttat a memóriából az IO modul (vezérlő), vagy fordítva, át kell haladnia a processzor.
Jelenleg, a személyi számítógépek és más harmadik módszer IO, számítógépes struktúra DMA - vezérlő berendezés vagy hasonló szolgáló szabály, kéri az adatok továbbításának több bemeneti és kimeneti eszközök a verseny alapján.
Elvégzése előtt átváltási műveletek CPU programok a DMA - vezérlő. beállításával regisztereit (1 ábrán. 7.1). A CPU ezután utasítja a lemezvezérlő olvasni, hogy az adatokat egy belső pufferben, és ellenőrzi az ellenőrző összeget. Ekkor a processzor folytatja a munkát. Amikor az adatokat megkapta és megvizsgálta a merevlemez-vezérlő DMA megkezdik.
Ábra. 7.1. DMA Jobs
Ügyeljen arra, hogy a gumiabroncs munka folyamatában az adatcsere. A busz két üzemmódban működnek: Irodalmi és darabolt. Az első esetben, DMA vezérlő hozza a kérelmet át egy szót, és kapja. Ha a processzor is kell ez a busz (ne felejtsük el, ez elsősorban működik a cache-memória), meg kell várnia. Ez a mechanizmus az úgynevezett befogó ciklust. mert a készülék vezérlő rendszeresen felveszi véletlenszerűen buszciklusba a CPU, kissé késlelteti azt.
Az alábbiakban látható. 7.2 helyzetét mutatja a parancs ciklust. amelyben a processzor lehet függeszteni. Mindenesetre, CPU felfüggesztése csak akkor következik be, amikor annak szükségességét, hogy a busz. Ezután DMA készülék továbbítja a szavakat, és visszaadja a vezérlést a processzort. Azonban nem ez a megszakítás: a processzor nem menti keretében való áttérés egyéb feladatokat. Csak megáll egy ideje egy ciklusban a gumiabroncs.
Ábra. 7.2. DMA töréspont
Blokk módban, a DMA vezérlő vesz egy busz egy sor szállítmányok (a csomag). Ez a mód hatékonyabb, de amikor kezében egy központi feldolgozó egység és más eszközök is zárva egy jelentős ideig.
Ha nagy számú input-output eszközök a IO alrendszer köteles tervezni, valós idejű (foglalkoztató külső eszköz) indul és a felfüggesztés több különböző vezetők, miközben biztosítja, hogy a válaszidő minden járművezető független események vezérlők külső eszközt. Másrészt, hogy minimálisra csökkentsék a CPU terhelés input-output feladatokat.
A megoldás, hogy ezeket a problémákat úgy valósul meg többszintű prioritás megszakítás rendszer. Annak érdekében, hogy egy elfogadható szintű reakció, az összes driver vannak elosztva több prioritási szintek követelményeivel összhangban a reakcióidőt és a processzor időt. Megvalósítása érdekében a prioritás áramkör aktiválódik vezérigazgató OS megszakítás.