輸入輸出系統

I/O系統的四級結構

• 典型結構：包含主機、通道、設備控制器、輸入/輸出設備。

I/O裝置的分類與效能

• 以傳輸速率分類：

• 低速設備：如鍵盤、滑鼠，傳輸速率較低（幾位元組到數百位元組每秒）。

• 中速設備：如印表機，傳輸速率中等（幾千到數萬位元組每秒）。

• 高速裝置：如磁碟、光碟，傳輸速率高（數十萬到數十兆位元組每秒）。

• 依資訊交換單位分類：

• 區塊設備：以區塊為單位交換資訊（如磁碟），特徵是高傳輸速率、可尋址、常用DMA方式。

• 字元設備：以字元為單位交換資訊（如鍵盤、印表機），特徵是低傳輸速率、無法定址、常用中斷驅動方式。

• 依共享屬性分類：

• 獨佔型設備：如印表機，需靜態分配。

• 共享型設備：如磁碟，可多個作業交替使用。
• 虛擬設備：透過虛擬技術模擬獨佔型設備。

裝置控制器

• 介面線路：包含資料線、控制線和狀態線。

• 功能：

• 接受和識別命令。

• 資料交換。
• 報告設備狀態。
• 地址識別。
• 數據緩衝。

• 錯誤控制。

• 與CPU及設備的介面：透過資料線、位址線、控制線進行通訊。

通道（I/O處理器）

• 功能：執行I/O指令，控制I/O操作，支援並行處理，提升系統效率。

• 類型：

• 位元組多路通道：以位元組為單位處理，連接大量低速設備。

• 陣列選擇通道：以區塊為單位處理，高速設備獨佔通道。
• 陣列多路通道：多道程式設計，提高通道利用率和傳輸速率。
• 瓶頸問題及解決方案：透過增加多路交叉連接來提升通道效率和系統可靠性。

總線系統

• 功能：連接CPU、記憶體和I/O設備，實現訊息傳遞。

• 匯流排類型：

• ISA匯流排：早期PC匯流排，8位元/16位元結構。

• EISA匯流排：擴充ISA匯流排，雙層插座設計，相容於ISA。
• VESA匯流排：局部匯流排，32位元/64位元資料線，高速傳輸。
• PCI匯流排：支援32位元/64位，突發讀寫操作，傳輸速率高。
• PCI-Express：取代PCI匯流排，支援更高頻寬和擴充性。