计算机系统结构 IO系统

什么是I/O系统

• 输入/输出设备
  • 外存
  • 传输设备
• 设备控制器
• I/O操作相关的软硬件

I/O系统发展的三个阶段（三种方式）

• 程序控制I/O
• 直接存储器访问（DMA）
• I/O处理机
  • 通道
  • 外围处理机

通道处理机的工作原理

• 管态与目态

程序要实现I/O操作，必须通过访管才能操作。
I/O指令是在管态里面执行的，而访管指令是在目态里面执行的

• I/O的主要过程
  I/O流程示意图
  

通道的种类（按照信息传送方式分类）

• 字节多路通道
• 数组多路通道
• 选择通道

三者区别示意图

字节多路通道，每次传完一个字节，则会随机切换设备继续传输一个字节
数组多路通道，每次传完一组字节后，切换到另一个设备继续传输任意一组字节
选择通道，每次会把某个设备的全部数据一次性传输完成，然后才会切换到另一个设备传输

题目

需要注意的是，其中的间隔时间如何转换位速率的问题
速率=间隔时间的倒数，既速率=1/间隔时间

解答如下：
1. 因为每次传输是一个字节，所以一小题为字节多路通道
所以最大流量=1/(9.8+0.2)=1/10 B/us
而设备实际流量为1/500 B/us

所以设最大能挂载N个这种设备
1/10 >= N*(1/500)
所以N<=50

2. 一次通信传输字数不小于1024字节，且表中间隔时间不相等，所以为选择通道
所以可以得各个设备的速率分别为：
A = 1/0.2 = 5 B/us
B = 1/0.25 = 4 B/us
C = 1/0.5 = 2 B/us
D = 1/0.19 ≈ 5.26 B/us
E = 1/0.4 = 2.5 B/us
F = 1/0.21 ≈ 4.76 B/us

然后根据选择通道计算公式
极限流量 = N/(Ts+N*TD)
当N = 1024时，为最大流量
1024/(9.8 + 1024 * 0.2) ≈ 4.77 B/us

因为是选择通道，每次都是一次性数据传输完成，所以只要设备速率小于极限流量的设备均可以挂载在这个通道上。
所以得到B,C,E,F这四个设备可以挂载上来