设备控制使用方法

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目的与要求:掌握I/O控制的原理、设备的使用方法。
重点与难点:三种不同的I/O控制方式;三种不同的设备使用方法。
作业:2,3,4,5
第六章设备管理

人机交互设备(字符设备,发送接收以字符方式)
存储类型设备(块设备,读写以数据块方式)
网络通讯的设备
I/O设备的特点
数据传输速率不同
数据传输单位不同
控制的复杂性不同
设备的使用目的不同
(I/O部件)
I/O设备通常包含一个机械部件和一个电子部件。电子部件被称作I/O部件或设备控制器。
操作系统一般只与控制器打交道,而非设备本身。
早期CPU是直接控制外部设备的,在引入I/O部件之后,I/O指令功能加强,才将CPU逐渐从与外设的交互细节中解放出来。
PCI总线控制器
处理机
内存
显卡
外设
光盘
磁盘
IDE总线控制器
外设控制器
控制器
控制器
连接CPU、内存、设备控制器和I/O设备模型
控制器的任务是在外部设备与CPU(或内存)之间完成比特流(外部信号)和字节流(块)之间的转换。
磁盘控制器
主存
比特流
字节块
转换、校验
字符显示控制器
主存经CPU
显示信号
字节流
转换
每个控制器都有一些用来与CPU通讯的I/O寄存器。操作系统通过向这些寄存器写命令字来执行I/O功能。
键盘
060-063
硬盘
320–32F
打印机
378–37F
软盘
3F0–3F7
彩色显示器
3D0–3DF
IBMPC的I/O地址

一、程序直接控制方式
CPU直接控制I/O操作的全过程,包括传输数据、发送读写命令、测试设备状态。
因此,处理机指令集应包括控制类、测试类、读写类I/O指令。
I/O部件接收到相应的命令后,将I/O状态寄存器的相应位置上。随着操作的执行更改状态位,由CPU执行相应指令读取I/O完成状态。I/O数据通过CPU寄存器转发。
向I/O部件发读命令
读I/O部件状态寄存器
检查状态
从I/O部件读字数据
将该字写入内存
未OK
OK
出错
该块读完?
OK
未OK
二、中断控制方式
CPU向I/O部件发出命令后,转去做其他有用的工作。当I/O部件准备好数据后,利用中断通知CPU,再由CPU完成数据传输。
CPU不必反复测试寄存器状态,节约了时间。但总体看来,中断控制方式仍然消耗大量的CPU时间,因为每个字的数据传输都必须经过CPU寄存器转发。
向I/O部件发读命令
读I/O部件状态寄存器
检查状态
从I/O部件读字数据
将该字写入内存
OK
出错处理
该块读完?
OK
未OK
中断

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