输入输出系统

I/O系统的四级结构

• 典型结构：包括主机、通道、设备控制器、输入/输出设备。

I/O设备的分类与性能

• 按传输速率分类：

  • 低速设备：如键盘、鼠标，传输速率较低（几字节到数百字节每秒）。
  • 中速设备：如打印机，传输速率中等（几千到几万字节每秒）。
  • 高速设备：如磁盘、光盘，传输速率高（数十万到数十兆字节每秒）。

• 按信息交换单位分类：

  • 块设备：以块为单位交换信息（如磁盘），特征是高传输速率、可寻址、常用DMA方式。
  • 字符设备：以字符为单位交换信息（如键盘、打印机），特征是低传输速率、不可寻址、常用中断驱动方式。

• 按共享属性分类：

  • 独占型设备：如打印机，需静态分配。
  • 共享型设备：如磁盘，可多个作业交替使用。
  • 虚拟设备：通过虚拟技术模拟独占型设备。

设备控制器

• 接口线路：包括数据线、控制线和状态线。

• 功能：

  • 接受和识别命令。
  • 数据交换。
  • 报告设备状态。
  • 地址识别。
  • 数据缓冲。
  • 差错控制。

• 与CPU和设备的接口：通过数据线、地址线、控制线进行通信。

通道（I/O处理器）

• 功能：执行I/O指令，控制I/O操作，支持并行处理，提升系统效率。

• 类型：

  • 字节多路通道：按字节为单位处理，连接大量低速设备。
  • 数组选择通道：按块为单位处理，高速设备独占通道。
  • 数组多路通道：多道程序设计，提高通道利用率和传输速率。
  • 瓶颈问题及解决方案：通过增加多路交叉连接来提升通道效率和系统可靠性。

总线系统

• 功能：连接CPU、存储器和I/O设备，实现信息传递。

• 总线类型：

  • ISA总线：早期PC总线，8位/16位结构。
  • EISA总线：扩展ISA总线，双层插座设计，兼容ISA。
  • VESA总线：局部总线，32位/64位数据线，高速传输。
  • PCI总线：支持32位/64位，突发读写操作，传输速率高。
  • PCI-Express：替代PCI总线，支持更高带宽和扩展性。