Структура системы ввода-вывода с одним общим интерфейсом.

Структура с одним общим интерфейсом предполагает наличие общей шины (магистрали), к которой подсоединяются все модули, в совокупности образующие ЭВМ; процессор, оперативная и постоянная памяти и периферийные устройства. В каждый данный момент через общую шину может происходить обмен данными только между одной парой присоединенных к ней модулей. Таким образом, модули ЭВМ разделяют во времени один общий интерфейс, причем процессор выступает как один из модулей системы.

Структура системы ввода-вывода с процессорами (каналами) ввода-вывода.

Каналы ввода-вывода.

Передача информации с периферийного устройства в ядро ЭВМ называется операцией ввода, а передача из ядра ЭВМ в периферийное устройство - операцией вывода. Структура системы с процессорами (каналами) ввода-вывода применяется в высокопроизводительных ЭВМ. В таких ЭВМ система ввода-вывода строится путем централизации аппаратуры управления вводом-выводом на основе применения программно-управляемых процессоров (каналов) ввода-вывода. Обмен информацией между памятью и периферийным устройством осуществляется через канал ввода-вывода. Каналы ввода - вывода полностью освобождают процессор от управления операциями ввода-вывода. В вычислительной машине с каналами ввода-вывода форматы передаваемых данных неоднородны, поэтому необходимо использовать в ЭВМ несколько специализированных интерфейсов. Можно выделить 4 типа интерфейсов: интерфейс основной памяти, интерфейс процессор-каналы, интерфейсы ввода-вывода, интерфейсы периферийных устройств (малые интерфейсы). Через интерфейс основной памяти производится обмен информацией между памятью, с одной стороны, и процессором и каналами - с другой. Интерфейс процессор-каналы предназначается для передачи информации между процессорами и каналами ввода-вывода. Через интерфейс ввода-вывода происходит обмен информацией между каналами и блоками управления периферийных устройств. Селекторный и мультиплексный каналы служат для обеспечения связи между ЭВМ и периферийными (внешними) устройствами. По средствам селекторного канала ЭВМ соединяется с быстродействующими внешними устройствами

 

В соответствии с преимущественно реализуемым режимом работы различают каналы ввода-вывода мультиплексный, осуществляющий мультиплексирование ПУ, и селекторный, взаимодействующий с ПУ в монопольном режиме.

Мультиплексный (байт-мультиплексный) канал одновременно обслуживает несколько параллельно работающих ПУ, попеременно организуя с ними сеансы связи для передачи между ОП и ПУ небольших порций информации (1 байта или нескольких). Если несколько ПУ подготовилось к очередному сеансу связи и запрашивает обслуживание со стороны мультиплексного канала, то канал выбирает одно из них в соответствии с принятыми для данной системы приоритетными правилами, например, в соответствии с порядком подключения устройств к каналу. Остальные устройства, готовые к сеансу связи, должны ожидать, когда подойдет их очередь на обслуживание. Мультиплексный канал предназначен главным образом для работы со сравнительно медленными устройствами, способными ожидать обслуживания без потери информации. Аппаратурные средства мультиплексного канала можно условно разделить на две части: средства, предназначенные для обслуживания отдельных ПУ, присоединенных к каналу, и оборудование, являющееся общим для всех устройств и разделяемое всеми устройствами во времени. Средства канала, выделенные для обслуживания отдельных устройств, принято именовать подканалом. Число подканалов определяет максимальное число одновременно работающих с данным каналом ПУ.

Селекторный канал предназначается для монопольного обслуживания одного ПУ. При работе с селекторным каналом ПУ после пуска операции остается связанным с каналом до окончания цепочки операций. До завершения цепочки операций селекторный канал по отношению к процессору представляется занятым устройством.

Управляющее слово, выбранное селекторным каналом из памяти, содержится до окончания всех предписанных им действий в триггерных регистрах канала. Необходимые изменения текущих параметров операции производятся быстро с помощью соответствующих действий над содержимым триггерных регистров. Таким образом, все средства селекторного канала монополизируются на время операции одним ПУ. Можно считать, что селекторный канал содержит только один подканал.

Блок-мультиплексные каналы позволяют осуществлять параллельную работу нескольких ВЗУ с прямым доступом. Операции, не связанные с передачей данных (установка головок на цилиндр, поиск записи и др.), выполняются для нескольких устройств в мультиплексном режиме, а передача блока информации происходит в монопольном (селекторном) режиме. Важным свойством блок-мультиплексного канала является возможность мультиплексирования передач блоков данных, относящихся к различным ВЗУ прямого доступа. Блок-мультиплексный канал содержит несколько подканалов.

Доступ к памяти.

Различают 4 основных метода доступа: последовательный, прямой, произвольный и ассоциативный (последние два характерны для внутренней памяти).

Последовательный доступ. ЗУ с последовательным доступом ориентировано на хранение информации в виде последовательности блоков данных, называемых записями. Для доступа к нужному элементу (слову или байту) необходимо прочитать все предшествующие ему данные. Время доступа зависит от положения требуемой записи в последовательности записей на носителе информации и позиции элемента внутри данной записи. Примером может служить ЗУ на магнитной ленте.

Прямой доступ. Каждая запись имеет уникальный адрес, отражающий ее физическое размещение на носителе информации. Обращение осуществляется как адресный доступ к началу записи, с последующим последовательным доступом к определенной единице информации внутри записи. В результате время

доступа к определенной позиции является величиной переменной. Такой режим характерен для магнитных дисков.

Произвольный доступ. Каждая ячейка памяти имеет уникальный физический адрес. Обращение к любой ячейке занимает одно и то же время и может водиться в произвольной очередности. Примером могут служить запоминающие устройства основной памяти.

Ассоциативный доступ. Этот вид доступа позволяет выполнять поиск ячеек, содержащих такую информацию, в которой значение отдельных битов совпадает с состоянием одноименных битов в заданном образце. Сравнение осуществляется параллельно для всех ячеек памяти, независимо от ее емкости. По

ассоциативному принципу построены некоторые блоки кэш-памяти.