计算机系统结构 (第14讲) 主讲人：郑纬民教授 清华大学计算机系
计算机系统结构 （第14讲） 主讲人： 郑纬民 教授 清华大学计算机系
4.2通道处理机 把对外围设备的管理工作从CPU分离出来 从BM360系列机开始，普遍采用通道处 理机技术 4.2.1通道的作用和功能 4.2.2通道的工作过程 4.2.3通道的种类 4.2.4通道的中的数据传送过程 4.2.5通道流量分析
4.2 通道处理机 把对外围设备的管理工作从CPU分离出来 从IBM 360系列机开始，普遍采用通道处 理机技术 4.2.1 通道的作用和功能 4.2.2 通道的工作过程 4.2.3 通道的种类 4.2.4 通道的中的数据传送过程 4.2.5 通道流量分析
处理机与外部设备的连接方式 (1)直接连接 (2)通道处理机 (3)输入输出处理机 处理机 处理机 通道 通道 设备 设备 设备 设备 设备 设备 设备
处理机与外部设备的连接方式 (1) 直接连接 (2) 通道处理机 (3) 输入输出处理机 ┅ ┅ ┇ ┇ 处理机 设备 设备 设备 处理机 设备 通道 设备 通道 设备 设备
字节多 通道总线 CPL 设备 设 设备 表 磁带 通道总线 控制器 磁盘)磁盘) (磁带 三种类型的通道与CPU、设各控制器和外围设各的连接关系
字节多 路通道 通道总线 CPU 设 备 控制器 …… 设 备 控制器 …… 设备 设备 设备 选择 通道 通道总线 主存 磁盘 控制器 …… 磁表面 控制器 …… 磁盘 磁盘 磁带 数组多 路通道 通道总线 内部总线 磁盘 控制器 …… 磁带 控制器 … 磁盘 磁盘 磁带 三种类型的通道与 CPU、设备控制器和外围设备的连接关系
4.2.1通道的作用和功能 1、三种基本输入输出方式存在的问题： CPU的输入输出负担很重，不能专心于用 户程序的计算工作。 低速外围设备，每传送每个字符都由 CPU执行一段程序来完成。 高速外围设备的初始化、前处理和后 处理等工作需要CPU来完成 大型机中的外围设备台数很多，但一般 并不同时工作。让DMA控制器能被多 台设备共享，提高硬件的利用率
4.2.1 通道的作用和功能 1、三种基本输入输出方式存在的问题： CPU的输入输出负担很重，不能专心于用 户程序的计算工作。 低速外围设备，每传送每个字符都由 CPU执行一段程序来完成。 高速外围设备的初始化、前处理和后 处理等工作需要CPU来完成 大型机中的外围设备台数很多，但一般 并不同时工作。让DMA控制器能被多 台设备共享，提高硬件的利用率
2、通道的主要功能： 接受CPU发来的指令，选择一台指定的外 围设备与通道相连接 执行CPU为通道组织的通道程序 管理外围设备的有关地址 管理主存缓冲区的地址 控制外围设备与主存缓冲区间数据交换的 个数 指定传送工作结束时要进行的操作 检查外围设备的工作状态，是正常或故障 在数据传输过程中完成必要的格式的变换
2、通道的主要功能： 接受CPU发来的指令，选择一台指定的外 围设备与通道相连接 执行CPU为通道组织的通道程序 管理外围设备的有关地址 管理主存缓冲区的地址 控制外围设备与主存缓冲区间数据交换的 个数 指定传送工作结束时要进行的操作 检查外围设备的工作状态，是正常或故障 在数据传输过程中完成必要的格式的变换
4.2.2通道的工作过程 通道完成一次数据输入输出的过程需三步： (1)在用户程序中使用访管指令进入管理 程序，由CPU通过管理程序组织一个通 道程序，并启动通道 (2)通道处理机执行通道程序，完成指定 的数据输入输出工作 (3)通道程序结束后第二次调用管理程序 对输入输出请求进行处理 每完成一次输入输出工作，CPU只需要两 次调用管理程序，大大减少了对用户程 序的打扰
4.2.2 通道的工作过程 通道完成一次数据输入输出的过程需三步： (1) 在用户程序中使用访管指令进入管理 程序，由CPU通过管理程序组织一个通 道程序，并启动通道 (2) 通道处理机执行通道程序，完成指定 的数据输入输出工作 (3) 通道程序结束后第二次调用管理程序 对输入输出请求进行处理 每完成一次输入输出工作，CPU只需要两 次调用管理程序，大大减少了对用户程 序的打扰
时间 暮合零 CPU运 行用) 程序 编制通 登记或 道程序 处理 启动/O通道 通道运行存放在主 组织I/O 存中的通道程序 操作
CPU运 行用户 程序 通道运行存放在主 存中的通道程序 编制通 道程序 请求输入输 出访管指令 启动I/O通道 组织I/O 操作 向CPU发 中断请求 登记或 处理 CPU运 行管理 程序 响应I/O 中断请求 时间t
访管 入▣ 名 通道程序 通道程序 OC设备号 oc 交换长度 置通道地址字 oc 主存起址 返 启动I/O 断开通道指令 1/O中断请求 I/O中 断响应 1/o中 断返回
访管 入口 OC 设备号 OC 交换长度 OC 主存起址 通道程序 置通道地址字 启动I/O 通道程序 断开通道指令 入 口 返 回 I/O中 断响应 I/O中 断返回 I/O中断请求
4.2.3通道种类 通道分为三种类型：字节多路通道、选择 通道和数组多路通道 1、字节多路通道 为多台低速或中速的外围设备服务 字节多路通道包含有多个子通道，每个子 通道连接一个设备控制器 2、选择通道 选择通道为高速外围设备服务 每个选择通道只有一个以成组方式工作的 子通道，逐个为多台高速外围设备服务
4.2.3 通道种类 通道分为三种类型：字节多路通道、选择 通道和数组多路通道 1、字节多路通道 为多台低速或中速的外围设备服务 字节多路通道包含有多个子通道，每个子 通道连接一个设备控制器 2、选择通道 选择通道为高速外围设备服务 每个选择通道只有一个以成组方式工作的 子通道，逐个为多台高速外围设备服务