Alap bemeneti és kimeneti módok
Hogy figyelembe vegye a sajátosságai a végrehajtás a input-output folyamatok és specificitását különböző UE használ három input-output módban információk: programot IO IO megszakítási mód és a közvetlen memória-hozzáférés.
Az interfészeknek figyelembe kell venniük mind a 3 bemeneti kimeneti mód megvalósításának lehetőségét.
Szoftver I / O. Itt az I / O folyamat inicializálását és kezelését a processzor végzi. Ennek három módja van (lásd az ábrát).
Az első módszer közvetlen, a szinkron PU-t használják, azaz olyan készülékek, amelyek mindig üzemkészek és várakozási ciklusok nem szükségesek. A második feltételes ciklusú, amikor a PU nem áll készen, a processzor készen áll arra, amíg készen van. A harmadik egy feltételes kombinációval. Az előzőtől eltérően a processzor nem várja meg a PU készenlétét, hanem folytatja a program folytatását a PU felkészültség rendszeres ellenőrzésével.
Két pontot kell megjegyezni. Először is, az UE-nak előre telepített engedélyt kell biztosítania a megszakítási módban való munkavégzéshez. Másodszor, az ütközés akkor lehetséges, ha több PU adja meg a megszakítási kérelmet a processzornak. Ez az ütközés megoldódik az egyes UE-k prioritási szintjének beállítására szolgáló mechanizmus segítségével. Lehetőség van a beágyazott megszakítások megszervezésére, ha a magasabb prioritású UE megszakítja az alacsonyabb prioritású UE működését. Mindezeknek a pontoknak figyelembe kell venniük az interfész szabványt.
Közvetlen hozzáférés a memóriába - olyan eszköz, amellyel gyorsabban csatlakozhat egy külső eszközhöz, amelyben hozzáfér a RAM-hoz, megszakítva a processzort. Ez az adatcsere különálló eszköz - a közvetlen memória hozzáférés (CPD) vezérlője alatt történik.
A számítógép szerkezetét, amely tartalmazza a CPDU-t, az 1. ábrán látható.
Ábra. Adatcsere közvetlen memória elérési módban.
A DCPD működésének sorrendje, amikor a bemenet-kimeneti eszközre a memóriára való közvetlen hozzáférést kér, a következő:
Elfogadhat DRP (DRQ) jelzést az UVB-től.
Kérjen egy kérelmet az MP számára a busz rögzítésére (jel HRQ).
Jelezzen egy jelet az MP-ből (HLDA), megerősítve azt a tényt, hogy a mikroprocesszor átvette a buszokat a harmadik állapotba.
Hozzon létre egy jelet, amely tájékoztatja az I / O eszközt a DAC ciklusok indításáról.
Szabályozást (IOR, MW adatátvitel az IEE-ből a RAM-hoz és IOW-hoz, MR a RAM-ból IEE-be történő adatátvitelhez).
Csökkentse az adatszámláló értékét a továbbított adatok hosszával.
A memória közvetlen elérése lehetővé teszi a program végrehajtásának párhuzamos végrehajtását az időben és az adatok cseréje a periféria és a RAM között.
Általában program-vezérelt kommunikációt használnak egy számítógépet input-output műveletek egyedi bájt (szó), amelyek gyorsabb, mint a DMA, mert az időveszteség vannak zárva inicializálása DMA vezérlő, mint alapvető módszer végrehajtására IO műveleteket DMA. Például egy személyi számítógép standard konfigurációjában a mágneses lemezmeghajtók és a RAM közötti váltás közvetlen hozzáférési módban történik.
A szoftvervezérelt csere a mikroprocesszor teljesítményének nem hatékony hasznosításához vezet, ami nagyszámú viszonylag egyszerű műveletet hajt végre, és a főprogramon végzett munkát felfüggeszti. Így kapcsolatos akció az utalás a memóriát és a periféria, általában szükség hosszúkás ciklusban a mikroprocesszor miatt lassabb, mint a mikroprocesszor működését, ami még jelentősebb veszteségek számítógép teljesítményét.
A számítógép bemeneti és kimeneti rendszerének építési szoftvereszközei
A számítógépes rendszerek működése általában kétféle munkát végez: az információ feldolgozása és műveletei a bemeneti kimenet végrehajtásához.
A modern számítógépes rendszerek különböző architektúrákkal, sok gumiabroncsokkal és autópályákkal, hidakkal rendelkeznek, hogy információkat továbbítsanak egy buszról egy másikra stb. Számunkra csak a következők fontosak.
I / O eszközök csatlakoznak a rendszerhez portokon keresztül.
A bemeneti-kimeneti eszköz fizikai vezérlése, a porton keresztül történő adatátvitel és bizonyos jelek beállítása a csomagtartón a készülékvezérlő kezeli.
A külső eszközöknek a számítógépes rendszerhez való csatlakoztatásának egységessége, amely az ideológia egyik alkotóeleme, amely lehetővé teszi új eszközök hozzáadását az egész rendszer átalakítása nélkül.
Eszközvezérlő szerkezet
Szabályozók IO eszközök nagyon eltérő mind belső szerkezetét és a végrehajtás (egyetlen chip egy dedikált számítógépes rendszer saját processzort, memóriát, és így tovább. D.), mivel kell kezelni nagyon különböző eszközöket. Anélkül, hogy bemennénk ezeket a különbségeket, rávilágítunk néhány olyan közös jellemzőt a vezérlők számára, amelyeknek együtt kell működniük a számítástechnikai rendszerrel. Jellemzően minden vezérlőnek legalább négy belső regisztere van, amelyeket állami, vezérlő, bemeneti és kimeneti regisztereknek hívnak. A nyilvántartások tartalmának eléréséhez a számítógépes rendszer egy vagy több portot használhat, amelyek nem számunkra fontosak. Az egyszerűség kedvéért feltételezzük, hogy minden regiszternek saját portja van.
Az állapotregiszter olyan biteket tartalmaz, amelyek értékét az I / O eszköz állapota határozza meg, és amelyeket a számítógépes rendszer csak olvasható. Ezek a bitek jelzik a befejezése a jelenlegi oktatás a készülék (Bit Allocation), a jelenléte a következő regiszter a kimenő adatok (bit adat kész), a hibák előfordulása a parancs (bit error), és így tovább. D.
A vezérlőregiszter adatokat fogad, amelyeket a számítógépes rendszer ír az I / O eszköz inicializálására vagy egy másik parancs végrehajtására, valamint az eszköz működési módjának megváltoztatására. A regiszterben lévő bitek némelyikét a végrehajtandó parancs kódjához lehet hozzárendelni, egyes bitek kódolják az eszköz működési módját, a parancs készenléti bitje azt jelzi, hogy folytathatja a végrehajtását.
A kimeneti adatregiszter tárolja az adatok olvasását a számítógépes rendszerben, és a bemeneti adatregiszter tárolja az adatokat, amelyeket a készüléknek kell kiadnia. Jellemzően ezek a nyilvántartások kapacitás nem haladja meg a szélességét az adatsort (és gyakran kevesebb, mint), bár egyes vezérlők lehet használni, mint egy FIFO sor regisztrál pufferelés beérkező információkat.
Természetesen egy sor nyilvántartások és az őket alkotó bitek hozzávetőleges, ez azt jelentette, hogy minket szolgáljanak mintául leírására az információknak a számítógépes rendszer egy külső eszköz, és fordítva, de ilyen vagy olyan formában, hogy általában jelen van az összes vezérlő.
A bemeneti-kimeneti szervezet logikai alapelvei
Ábra. Eszközkezelő. Források típus szerint.
Azonban még nem mondtunk semmit arról, hogyan kell egy bemeneti kimeneti kezelő alrendszert építeni az operációs rendszerbe az új eszközök egyszerű és fájdalommentes hozzáadására, és milyen funkciókat rendelnek hozzá.
A bemeneti és kimeneti rendszer felépítése
Ha utasíthatja a tapasztalatlan felhasználó építésére input-output rendszer, amely képes együttműködni az egész sokaság külső eszközök, akkor nagy valószínűséggel ő lesz abban a helyzetben, amelyben nem volt biológus és zoológus előtt Linnean működik.
A technikai segítségnyújtás területén meg lehetett különböztetni a külső eszközök és a számítógépes rendszerek közötti interakció alapelvét, vagyis hogy egyetlen kapcsolatot hozzanak létre a kapcsolatukhoz, és minden konkrét intézkedést hozzanak létre az eszközök vezérlőire. Így a számítógépes rendszerek tervezői eltolódtak a külső berendezések csatlakoztatásával kapcsolatos összes nehézséggel a berendezés fejlesztőinek, és arra kényszerítették őket, hogy betartsanak egy bizonyos szabványt.
Hasonló megközelítés mutatkozott eredményesnek a bemeneti és kimeneti eszközök szoftveres kapcsolata területén. Ahogyan Linnaeus tudta megalapozni rendszerezése ismereteket a növény-és állatvilágban, osztva az összes élőlény a természetben viszonylag kis számú osztályok és a megrendelések, meg tudjuk osztani a készüléket egy viszonylag kis számú típusba, amelyek különböznek a műveletek sorozata, amelyek anyaguk, kivéve minden más különbség elhanyagolható. Ezután megadhatunk interfészeket az operációs rendszer magja között, amely egy általános I / O-házirendet hajt végre, valamint az eszközök mindegyikét közvetlenül vezérlő szoftverelemeket. Ezen túlmenően az operációs rendszerek fejlesztői lehetőséget kapnak arra, hogy megszabaduljanak az említett különféle szoftveralkatrészek írásától és tesztelésétől, és ezt a tevékenységet maguknak a külső eszközök gyártóinak adják át. Valójában az operációs rendszer bemeneti és kimeneti vezérlőrendszerének rétegzett vagy réteges kialakításának elvét használjuk (lásd az ábrát).
A rétegzett rendszer két alsó szintje hardver: az eszközök, amelyek közvetlenül végzik a műveleteket, és azok vezérlőit, amelyek az eszközök és a számítástechnikai rendszer többi részének közös működtetését szolgálják. A következő szinten vezető bemeneti és kimeneti eszközök, bujkál a fejlesztők operációs rendszerek, különösen a működését speciális eszközöket és egy jól definiált interfészt a hardver és a magasabb szintű - a szint az alapvető input-output alrendszer, ami viszont egy olyan mechanizmust biztosít kölcsönhatás a driverek és szoftverek a számítógépes rendszer egésze.
Az alap I / O alrendszer funkciói
Az alapul szolgáló I / O alrendszer közvetítő szerepet tölt be a számítási rendszer és a meghajtó készlet folyamata között. Az I / O műveletek végrehajtásához szükséges rendszerhívások átkerülnek a szükséges illesztőprogram funkcióinak hívásaira. Az alap-alrendszer felelőssége azonban nem korlátozódik arra, hogy csak a közös rendszerhívás privát hajtásfunkcióra történő lefordításának lépéseit hajtsák végre. Az alap számítógépes rendszer alrendszer szolgáltatásokat nyújt, mint például egymásba támogatás, aszinkron és nem blokkoló rendszer hívás, puffer és a cache a bemeneti és kimeneti adatok, valamint a kizárólagos végrehajtási spooling'a elfog külső eszközöket és hibakezelés megszakítások során felmerülő input-output műveletek ütemezése szekvencia ezeket a műveleteket kéri.