计算机系统结构 (第13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13讲） 主讲人： 郑纬民 教授 清华大学计算机系
计算机系统结构 第一章基本概念 第六章向量处理机 第二章指令系统 第七章互连网络 第三章存储系统 第八章 并行处理机和 第四章输入输出系统 多处理机 第五章标量处理机
计算机系统结构 第一章 基本概念 第二章 指令系统 第三章 存储系统 第四章 输入输出系统 第五章 标量处理机 第六章 向量处理机 第七章 互连网络 第八章 并行处理机和 多处理机
第四章 输入输出系统 在计算机系统中，把处理机与主存储器之外的部 分统称为输入输出系统 输入输出系统是处理机与外界进行数据交换的通 道。 与处理机有关的、除人以外的各种设备称为输入 输出设备（或外围设备） 4.1输入输出原理 4.2通道处理机
第四章 输入输出系统 在计算机系统中，把处理机与主存储器之外的部 分统称为输入输出系统 输入输出系统是处理机与外界进行数据交换的通 道。 与处理机有关的、除人以外的各种设备称为输入 输出设备（或外围设备） 4.1 输入输出原理 4.2 通道处理机
4.1输入输出原理 输入输出系统是计算机系统中最具多样性和 复杂性的部分 最典型地反映了软硬件的相互结合 目前，输入输出系统的复杂性都隐藏在操作 系统中，需软、硬件人员共同解决 41.1输入输出系统的特点 4.1.2输入输出系统的组织方式 4.1.3基本输入输出方式
4.1 输入输出原理 输入输出系统是计算机系统中最具多样性和 复杂性的部分 最典型地反映了软硬件的相互结合 目前，输入输出系统的复杂性都隐藏在操作 系统中，需软、硬件人员共同解决 4.1.1 输入输出系统的特点 4.1.2 输入输出系统的组织方式 4.1.3 基本输入输出方式
4.1.1输入输出系统的特点 输入输出系统涉及到机、光、电、磁、声、自动控制 等多种学科。 用户无需了解输入输出系统和输入输出设备的具体细 节就能使用输入输出设备。 处理机的外部世界包括：本地和远程用户、系统操作 员、操作控制台、输入输出设备、辅助存储器、其 它处理机、各种通信设备和虚拟现实系统等
4.1.1 输入输出系统的特点 输入输出系统涉及到机、光、电、磁、声、自动控制 等多种学科。 用户无需了解输入输出系统和输入输出设备的具体细 节就能使用输入输出设备。 处理机的外部世界包括：本地和远程用户、系统操作 员、操作控制台、输入输出设备、辅助存储器、其 它处理机、各种通信设备和虚拟现实系统等
系统操作员 虚拟现实系统 本地或远程用户 其它处理机 实时输入输出 本身出错处理 输入输出设备 处理机 程序请求
系统操作员 处理机 本地或远程用户 实时输入输出 输入输出设备 虚拟现实系统 其它处理机 本身出错处理 程序请求
1、异步性 输入输出设备通常不使用统一的中央时钟，各个设备按照 自己的时钟工作，但又要在某些时刻接受处理机的控 制 处理机与外围设备之间，外围设备与外围设备之间能够并 行工作 2、实时性 对于一般外部设备：可能丢失数据，或造成外围设备工作 的错误 对于实时控制计算机系统，如果处理机提供的服务不及时， 可能造成巨大的损失
1、异步性 输入输出设备通常不使用统一的中央时钟，各个设备按照 自己的时钟工作，但又要在某些时刻接受处理机的控 制 处理机与外围设备之间，外围设备与外围设备之间能够并 行工作 2、实时性 对于一般外部设备：可能丢失数据，或造成外围设备工作 的错误 对于实时控制计算机系统，如果处理机提供的服务不及时， 可能造成巨大的损失
甚至造成人身伤害 对于处理机本身的硬件或软件错误：如电源故障、数据校 验错、页面失效、非法指令、地址越界等，处理机须 及时处理 对不同类型的设备，必须具有与设备相配合的多种工作方 式 3、与设备无关性 独立于具体设备的标准接口。例如，串行接口、并行接口、 SCSI(Small Computer System Interface)接口等 计算机系统的使用者，在需要更换外围设
甚至造成人身伤害 对于处理机本身的硬件或软件错误：如电源故障、数据校 验错、页面失效、非法指令、地址越界等，处理机须 及时处理 对不同类型的设备，必须具有与设备相配合的多种工作方 式 3、与设备无关性 独立于具体设备的标准接口。例如，串行接口、并行接口、 SCSI（Small Computer System Interface）接口等 计算机系统的使用者，在需要更换外围设
备时，各种不同型号，不同生产厂家的设备都可以直 接通过标准接口与计算机系统连接 处理机采用统一的硬件和软件对品种繁多的设备进行管理 某些计算机系统已经实现了即插即用技术
备时，各种不同型号，不同生产厂家的设备都可以直 接通过标准接口与计算机系统连接 处理机采用统一的硬件和软件对品种繁多的设备进行管理 某些计算机系统已经实现了即插即用技术
4.1.2输入输出系统的组织方式 针对异步性，采用自治控制的方法 针对实时性，采用层次结构的方法 针对与设备无关性，采用分类处理方法 1、自治控制 输入输出系统是一个独立于处理机之外的自治系统 处理机与外围设备之间要有恰当的分工 2、层次结构 最靠近处理机的是输入输出处理机、输
4.1.2 输入输出系统的组织方式 针对异步性，采用自治控制的方法 针对实时性，采用层次结构的方法 针对与设备无关性，采用分类处理方法 1、自治控制 输入输出系统是一个独立于处理机之外的自治系统 处理机与外围设备之间要有恰当的分工 2、层次结构 最靠近处理机的是输入输出处理机、输