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1、计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构国家精品课程：计算机体系结构国家精品课程：计算机体系结构第六章：输入输出系统计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构设备的连接设备的连接计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构设备的连接设备的连接oI/OI/O设备编址方式设备编址方式n存储器映射存储器映射I/OI/On独立编址独立编址oI/OI/O设备控制方式设备控制方式n程序查询程序查询n中断中断nDMADMAnI/OI/O处理机等处理机等计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构程序查询程序查询I/OCPU存储器I/O控制器外设状态位CP
2、UCPU需需要要不不断断监监测测状状态态位位以以确确定定是是否否该该做做下下一一个个I/OI/O操操作作。由由于于CPUCPU比比I/OI/O设设备备快快得得多多，所所以以轮轮询询就就要要浪费大量的浪费大量的CPUCPU时间。时间。计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构DMA I/OCPU存储器I/O控制器DMA控制器外设外设CPU向DMA控制器发送开始地址、方向；然后，发射“开始”命令。DMA控制器向外设提供握手信号；向存储器提供地址和握手信号。计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构输入输出系统输入输
3、出系统通道通道计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构通道的功能通道的功能o接接受受CPU发发来来的的I/O指指令令，根根据据指指令令要要求求选选择择一一台台指指定的外围设备与通道相连接。定的外围设备与通道相连接。o执执行行CPU为为通通道道组组织织的的通通道道程程序序，从从主主存存中中取取出出通通道道指指令令，对对通通道道指指令令进进行行译译码码，并并根根据据需需要要向向被被选选中中的的设设备控制器发出各种操作命令。备控制器发出各种操作命令。计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构通道的功能通道的功能o控
4、控制制外外围围设设备备与与主主存存缓缓冲冲区区之之间间数数据据交交换换的的个个数数，对对交交换的数据个数进行计数，并判断数据传送工作是否结束。换的数据个数进行计数，并判断数据传送工作是否结束。o指指定定传传送送工工作作结结束束时时要要进进行行的的操操作作。例例如如，将将外外围围设设备备的中断请求及通道的中断请求送往的中断请求及通道的中断请求送往CPU等。等。计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构通道的功能通道的功能o检检查查外外围围设设备备的的工工作作状状态态，是是正正常常或或故故障障。根根据据需需要要将将设备的状态信息送往主存指定单元保存。设备的状态信息送往主存指定单元保存
5、。o在在数数据据传传输输过过程程中中完完成成必必要要的的格格式式变变换换，例例如如，把把字字拆拆卸为字节，或者把字节装配成字等。卸为字节，或者把字节装配成字等。计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构输入输出系统输入输出系统I/OI/O与操作系统与操作系统计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构对一致性问题的思考对一致性问题的思考o数据不一致问题有两个方面数据不一致问题有两个方面：n存存储储器器中中可可能能不不是是CPUCPU产产生生的的最最新新数数据
6、据，所所以以I/OI/O系系统从存储器中取出来使用的是陈旧数据；统从存储器中取出来使用的是陈旧数据；nI/OI/O与与存存储储器器交交换换数数据据之之后后，在在CacheCache中中被被CPUCPU使使用用的可能就是陈旧数据。的可能就是陈旧数据。计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构对一致性问题的思考对一致性问题的思考计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构DMA与虚拟存储器与虚拟存储器o使用物理地址进行使用物理地址进行DMA，存在以下两个问题：，存在以下两个问题：n对对于于超超过过一一页页的的数数据据，由由于于缓缓冲冲区区使使用用的的页页面面在在物物理存储器中不一定是连续的，传输会发生问题。理存储器中不一定是连续的，传输会发生问题。nDMADMA正正在在存存储储器器和和帧帧缓缓冲冲器器之之间间传传输输数数据据时时，操操作作系系统统从从存存储储器器中中移移出出一一些些页页面面(或或重重新新分分配配)，DMADMA将会在存储器中错误的页面上传输数据。将会在存储器中错误的页面上传输数据。DMA是使用虚拟地址还是物理地址来传输数据？计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构虚拟虚拟DMA技术技术计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构计算机体系结构谢谢！谢谢！