Способы организации обмена данными между памятью и внешними устройствами

Организация систем ввода - вывода

Метод ключей защиты

Метод граничных регистров

Этот метод состоит во введении двух граничных регистров, указывающих верхнюю и нижнюю границу области памяти, куда программа имеет право доступа.

При каждом обращении к памяти проверяется, находится ли используемый адрес в установленных границах.

При выходе за границы обращение к памяти прекращается и формируется запрос прерывания, предающий управление ОС.

Содержание граничных регистров устанавливается ОС перед тем, как для очередной целевой программы начнётся активный цикл.

Если используется базовый регистр, то он одновременно определяет нижнюю границу. Верхняя граница подсчитывается ОС в соответствии с длинной программы в ОП.

По сравнению с предыдущим, данный метод более гибкий, так как позволяет организовать доступ программы к областям памяти, расположенных не подряд.

Память в логическом отношении делится на одинаковые блоки. Каждому блоку ставится в соответствие код, называемый ключом защиты памяти, а каждой программе, принимающей участие в мультипрограммной обработке, присваивается код ключа программы.

Доступ программы к данному блоку памяти для чтения или записи разрешён, если ключи совпадают или один из них имеет код "0".

Коды ключей защиты памяти хранятся в специальной памяти ключей защиты, более быстродействующей чем ОП.

Коды ключей программы указываются в специальном поле ССП (слово состояния программы).

В ключе защиты поля предусматривается дополнительный разряд режима защиты. Защита действует только при попытке записи, если в этом разряде "0" и при записи и считывании, если стоит "1".

В ЭВМ кроме П и памяти, которые образуют обрабатывающее ядро, содержится также разнообразные по выполняемым функциям и принципам действия ПУ, предназначенные для хранения значительных объемов информации (ВЗУ) и для осуществления функций ввода-вывода информации (УВВ). Передача информации из ПУ в ядро ЭВМ называется операцией ввода, а из ядра в ПУ – операцией вывода. Связь устройств между собой в ЭВМ осуществляется с помощью сопряжения, которое называется интерфейсом. Он представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и алгоритмов (протоколов), предназначенных для осуществления обмена между устройствами. Характеристики интерфейсов в значительной степени влияют на производительность и надежность ЭВМ.

1. программно-управляемая передача;

2. прямой доступ к памяти.

Программно-управляемая передача данных (рис. 1) осуществляется при непосредственном участии и под управлением П, выполняющего специализированную подпрограмму ВВ. данные пересылаются через П. Операции ВВ инициализируются текущей командой программы или запросом прерывания от ПУ, при этом на все время операции П занят и не может выполнять текущую задачу. При пересылке блока данных П приходится для каждой единице передаваемых данных выполнять довольно много команд, чтобы обеспечить буферизацию данных, преобразование форматов, подсчет количества переданных данных, формирование адресов в памяти и т.д.

	ПУ

Рис. 1 Рис. 2

Для повышения скорости ВВ и разгрузки П используется ПДП (рис. 2). ПДП называется способ обмена данными, который обеспечивает установление связей передачу информации между ОП и ПУ автономно от П. ПДП освобождает П от управления процессами ВВ, позволяет осуществить параллельно во времени выполнение П программы и обмен данными между ПУ и ОП. Этот обмен производится с быстродействием, которое обеспечивается только пропускной способностью ОП и ПУ.

ПДП управляет контроллер (канал), выполняющий следующие функции:

1. управление инициируемой П или ПУ, передачей данных;

2. задание размера блока данных, подлежащих передаче и области используемой памяти;

3. формирование адресов ячеек ОП, участвующих в передаче;

4. подсчет числа единиц данных, передаваемых от ПУ в ОП, или обратно и идентификация момента завершения заданной операции.

Контроллер ПДП (канал) имеет более высокий приоритет по сравнения с П.

ПДП обеспечивает высокую скорость обмена данными за счет того, что управление обменом производится не программным путем, а аппаратными средствами.

В зависимости от типа ЭВМ, её назначения, принципы построения и структуры систем ВВ отличаются. Определяющими факторами являются разнообразие и число ПУ в составе ЭВМ, а также интенсивность обмена данными.

Различают следующие структуры систем вода – вывода:

1. ЭВМ с общим интерфейсом;

2. ЭВМ со множеством интерфейсов и каналами ВВ.

В зависимости от реализуемого режима работы различают мультиплексный канал и селекторный. Мультиплексный канал одновременно обслуживает несколько параллельно работающих ПУ, организуя попеременные сеансы связи, для обмена небольшими порциями информации. Он предназначен для работы со сравнительно медленными устройствами, способными ожидать обслуживания без потери информации.

Дата добавления: 2014-01-07