Sz

1
Számítógépek felépítése9. eloadásI/O rendszerek
2
I/O rendszerek
Programozott I/O
teljesen a CPU irányítja az I/O muveleteket
Megszakítás
Közvetlen memória hozzáférés

(DMA - Direct Memory Access) CPU csak
elindítja, aztán az I/O eszköz a CPU nélkül
végzi az átvitelt
(interrupt)
I/O processzor
memóriához hozzáférés, CPU felfüggesztése, I/O
program végrehajtása
3
Programozott I/O
adatátvitel a CPU-n keresztül
CPU
port
Memória
I/O eszköz

• IO eszköz kiválasztása a címsínnel
• IO port egy adott (memória)cím memóriára
  leképzett IO (memory mapped IO)

4
Programozott IO utasítások

• alapveto IO utasítások
• IN X szó átvitele az X port-ról az
  akkumulátorba
• OUT X szó átvitele az akkumulátorból az X
  port-ra
• A beolvasott vagy kiírt szó lehet vezérlo,
  állapotjelzo, stb. információ (a CPU nem
  értelmezi)
• egyéb IO utasítások (teszt, blokk átvitel, ...)

5
Szó beolvasása programozott I/O-val(Intel 8080
példa)
státuszinformáció az 1-es port-on, az adat, ha
kész az eszköz, a 2-es port-on
WAIT IN 1 CPI ready JNZ WAIT IN 2 ...
1-es port-ról státuszinformáció beolvasása az
akkumulátorba... összehasonlítása a ready
konstanssal, ha egyenlo Z flag 1 ha Z flag ltgt
1 ugrás WAIT-re adat beolvasása a 2-es
port-ról ...
6
A programozott IO hátrányai
az IO átvitel sebességét attól függ, hogy a CPU
milyen gyorsan tudja az IO eszközt vizsgálni és
kiszolgálni...
a CPU (feleslegesen) sok idot veszít az az
eszköz állapotának a vizsgálatával és az
adatátvitellel...
ha több (vizsgálandó) eszköz van...
az adat a CPU-n halad keresztül, ahelyett hogy
közvetlenül a memóriába jutna...
7
Megszakításos I/O

• az eszköz megszakítás kérelemmel jelez ha készen
  van... (CPU-nak nem kell várnia...)
• sok nagysebességu eszköznél (blokkátvitel)
  használhatatlan...

8
Közvetlen memória hozzáférés(DMA - direct memory
access)
CPU elindítja az átvitelt
DMA vezérlo önállóan irányítja az átvitelt (a
tároló és az I/O eszköz között)
CPU - DMA közötti kapcsolat megszakítások...
DMA címsín, adatsín vezérlése...
nagysebességu eszközöknél...
9
Közvetlen memória hozzáférés
központi memória
címsín
adatsín
(1)
(4)
AR
IODR
IOAR
DC
AC
DMA kérelem
(2)
(5)
vezérlo
vezérlo
DMA engedélyezés
(3)
(6)
CPU
IO egység
10
Közvetlen memória hozzáférés

• Adatátviteli módok
• Tömb átvitel (DMA block transfer)
• Cikluslopás (cycle stealing)

11
I/O processzor(IOP)
programozott I/O
CPU ido pazarlás...
közvetlen memória hozzáférés
kevésbé rugalmas...
IO utasítások végrehajtása IO muveletek végzése
12
I/O processzor(IOP)
IOP korlátozott (speciális IO) utasításkészletu
feldolgozó egység
PPU - Peripherial processing unit
IOP kommunikációs kapcsolat (csatorna -
channel) a központi memória és az IO eszközök
között
13
I/O processzor elvi muködés
IOP által végrehajtott utasítások (CCW)
CPU által elindított IO muvelet
START_IO STOP_IO TEST_IO
IOP-n keresztüli adatátvitel
14
CPU és IOP utasítások a memóriában
központi memória
CPU
start_io
CPU által végrehajtott utasítások
...
test_io
...
IOP
a CPU elindítja az IOP-t
IOP által végrehajtott CCW utasítások
07000400h
...
...
15
Blokk írása I/O processzor-ral (IBM System
360-370 IO program példa)
0 8 32 37 48 63
opcode
abs. memory address
flag
-
data count
CCW - Channel Command Word
CCW utasítások az IOP-nak
07h. .40h. 37h. .40h. 01h.buffer .40h.100 1Fh.
.40h. 07h. .00h.
szalag visszatekerés elso rekord
átugrása buffer címrol 100 byte írása marker
írása szalag visszatekerés, stop
16
I/O processzorok szervezése
kapcsoló hálózat (crossbar switch)
IO sín
IOP
IOP
IO
IO
IO
IOP
IOP
IO
IO
IO
IO
IO
IO
...
egy IOP - több lassú IO eszköz multiplexer
channel
egy IOP - egy gyors IO eszköz selector channel
17
egyéb lehetoség(ek)...(periféria cache/puffer
tároló)
cache / puffer tároló
CPU
periféria
MEM
MEM
18
egyéb lehetoség(ek)...(periféria processzor)
I/O eszköz memóriája
CPU
periféria
MEM
MEM
PU
I/O eszköz processzora
19
egyéb lehetoség(ek)...(memória lefedés)
központi memória
I/O eszköz memóriája
a központi memória egy részét az eszköz
memóriája lefedi
eszköz