Организация управления внешними устройствами

Асинхронная организация обмена

При обработке запроса к ВУ происходит разделение выполнения на три части:

1) передача ЦП запроса на выполнение работ. После этого процессор может выполнять другие команды.

2) параллельно работе ЦП происходит выполнение запроса к ВУ (т.е. в это время процессор может выполнятьдругие машинные команды).

3) выполнение работы ЦП прерывается и ему передается информация о завершении выполнения запроса. ЦП может также приостановить работу в случае обращения в область ОЗУ, находящуюся в обмене.

Асинхронная организация работы с ВУ более эффективна, но требует наличия развитого аппарата прерываний.

1. Непосредственное управление внешними устройствами центральным процессором. есть внешнее устройство, ЦП и ОЗУ. Устройство управления внешними устройствами оно имплантировано в ЦП. Т.е. ЦП выполняет абсолютно все действия по управлению внешними устройствами, что ведет к достаточно большим потерям у системы в целом. Это 1-я историческая модель.

2.Синхронное управление внешними устройствами с использованием контроллеров

внешних устройств. Суть такова: появились между ЦП и внешнем устройством -устройства, которые называются контроллер внешнего устройства. Контроллер внешнего устройства служит промежуточным звеном для общения ЦП и внешнего устройства. С точки зрения ЦП контроллер внешнего устройства может иметь интерфейсную часть (команды) более высоко уровневую, чем для 1-го случая (могут быть, команды уже подачи информации позиционировать на соответствующий сектор). Но при этом на ЦП ложится значительная работа по обработке ошибочных и ситуаций и прочих внештатных ситуаций, которые выполняются при обмене. Уровень и объем непроизводительной работы ЦП зависит от конкретного контроллера (т.е. насколько интеллектуальный контроллер).

3.Асинхронное управление внешними устройствами с использованием контроллеров внешних устройств.

Альтернатива синхронному управлению. Т.е. при появлении асинхронного управления – появляются прерывания, которые позволяют откладывать и запараллеливать разные действия, а проблема загрузки ЦП непроизводительной работой – она остается как есть. Все равно ЦП, несмотря на асинхронную работу, занимается плюс непроизводительной работой.

4.Использование контроллера прямого доступа к памяти (DMA) при обмене.

. Понятно, что здесь речь идет о асинхронном обмене и есть существенная оптимизация за счет того, что поток данных минует ЦП и много проблем как бы уходят со стороны ЦП. Тем не менее остаются проблемы связанные с управлением и отработкой данных обмена.

5.Управление внешними устройствами с использованием процессора или канала ввода/вывода.

В системе кроме ЦП присутствует специализированный процессор (специализированная машина), который обеспечивает управление внешними устройствами, который обеспечивает оптимизацию работы с внешними устройствами. Т.е. эта машина может иметь свою локальную оперативную память, и в этой локальной оперативной памяти может быть организовано кэширование доступа к внешнему устройству для того, чтобы минимизировать непосредственные обращения к внешнему устройству. Системы ввода/вывода предоставляют для процессора высокоуровневый интерфейс общения, который обеспечивает минимизацию загрузки ЦП объектной организацией ввода/вывода. Это означает, что проблемы обнаружения ошибок, попытки локализации ошибок и т.д. – все это уже происходит внутри процессора канала ввода/вывода и ЦП это не затрагивает.