计算机操作系统——设备管理（1）

I/O系统
1、I/O设备

1.1 I/O设备的类型



1.2 设备与控制器之间的接口

设备并不直接与CPU通信，而是与设备控制器通信。



2、设备控制器

2.1 设备控制器的基本功能

①接收和识别命令：控制寄存器、命令译码器

②数据交换：CPU---（数据总线）---设备控制器（数据寄存器）------I/O设备

③标识和报告设备的状态：状态寄存器

④地址识别：地址译码器

⑤数据缓冲

⑥差错控制

2.2 设备控制器的组成

①设备控制器与处理机的接口：该接口用于实现CPU 与设备控制器之间的通信。共有三类信号线: 数据线、地址线和控制线。数据线通常与两类寄存器相连接，第一类是数据寄存器(在控制器中可以有一个或多个数据寄存器，用于存放从设备送来的数据(输入)或从CPU 送来的数据(输出))；第二类是控制/状态寄存器(在控制器中可以有一个或多个这类寄存器，用于存放从CPU 送来的控制信息或设备的状态信息)。

②设备控制器与设备的接口：在一个设备控制器上，可以连接一个或多个设备。相应地，在控制器中便有一个或多个设备接口，一个接口连接一台设备。在每个接口中都存在数据、控制和状态三种类型的信号。控制器中的I/O 逻辑根据处理机发来的地址信号去选择一个设备接口。

③I/O 逻辑：在设备控制器中的I/O 逻辑用于实现对设备的控制。它通过一组控制线与处理机交互，处理机利用该逻辑向控制器发送I/O 命令；I/O 逻辑对收到的命令进行译码。每当CPU要启动一个设备时，一方面将启动命令发送给控制器；另一方面又同时通过地址线把地址发送给控制器，由控制器的I/O 逻辑对收到的地址进行译码，再根据所译出的命令对所选设备进行控制。



3、I/O通道

I/O 通道是一种特殊的处理机，它具有执行I/O 指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O 操作。但I/O 通道又与一般的处理机不同，主要表现在以下两个方面: 一是其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单，其所能执行的命令主要局限于与I/O 操作有关的指令；二是通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是放在主机的内存中的，换言之，是通道与CPU共享内存。



4、总线系统