Принципы организации устройств ввода-вывода

При разработке подсистемы ввода-вывода должны быть решены след. задачи:

- Обеспечение возможности реализации ЭВМ с переменной конфигурацией;

- реализация параллельной во времени работы процессора и выполнение периферийными устройствами операций ввода-вывода;

-упрощение и стандартизация программирования операций ввода-вывода;

Основными путями решения этих задач является: 1) модульность,

2)использование унифицированных форматов данных- которыми ПУ обмениваются с ядром ЭВМ, в том числе и унифицированный формат сообщения, которое ПУ посылает в ядро о своем состоянии. Преобразование в индивид. форматы данных осуществляют контроллеры и адаптеры.

3) использование унифицированного интерфейса, использование унифицированного формата команд процессора для операций ввода-вывода- т.е. унифицированный по составу и назначению набор линий и шин, унифицированные схемы подключения, сигналы и протоколы управления обменом информацией между ПУ и ядром ЭВМ.

Каналы ввода/вывода.

Для разделения функций управления центральным процессором и периферийными устройствами в состав ЭВМ включаются дополнительные устройства - каналы ввода-вывода (КВВ), задачей которых является обеспечение взаимодействия центрального процессора и ПУ.

В результате центральный процессор полностью освобождается от обслуживания операций обмена периферийных устройств с памятью. КВВ взаимодействует с ПУ через стандартные устройства сопряжения - интерфейсы и устройства управления ПУ - контроллеры. Контроллер осуществляет управление обменом информации для группы ПУ одного типа, например накопителей на маг. дисках, и выполняет след. фун-и:

-преобразует стандартные последовательности сигналов интерфейса в последовательности сигналов, обеспечивающие работу конкретного ПУ;

-синхронизирует работу ПУ с другими устройствами, в первую очередь с процессором;

-обеспечивает буферизацию информации, т. е. запоминание в своей внутренней памяти обмениваемых данных на время, необходимое для реализации цикла обмена.

Основные функции канала:

- прием команд управления работой канала из ЦП; - адресация внешнего устройства, указанного в команде;

- выполнение действий, заданных в командах;

-установка управляющих сигналов на шинах интерфейса ввода-вывода;

-прием управляющих сигналов, поступающих от ПУ по шинам интерфейса;

-непосредственная передача информации между оперативной памятью и ПУ;

-контроль передаваемой информации на четность; -подсчет количества передаваемых байт информации;

-прием и анализ информации о состоянии периферийных устройств; -формирование запросов в центральный процессор на прерывание;

-управление последовательностью прерываний от ПУ и выполнение прерывания.

Т.о. КВВ реализуют функции управления, обмена информацией, общей для всех ПУ. Контроллер выполняет управление обменом для группы ПУ одного типа, а интерфейс осуществляет связь между каналом и контроллером, подключенному к этому КВВ.

Интерфейс ввода-вывода – это совокупность линий и шин сигналов, электрических схем, а также протоколов, осуществляющих обмен информацией меду устройствами ЭВМ.

Интерфейс унифицирует состав и назначение линий связи, определяет последовательность сигналов при выполнении операции, а также временные и переходные процессы на линиях.

Линии, сгруппированные по функциональному признаку или назначению, называют шинами интерфейса. Совокупность всех линий образует магистраль интерфейса.