Учебный курс Основы операционных систем Лекция 11 кандидат физико-математических наук, доцент Карпов Владимир Ефимович

2 Часть V. Ввод-вывод

3 Два вида деятельности вычислительной системы Обработка информации Обработка информации Операции ввода-вывода Операции ввода-вывода С точки зрения программиста: Обработка информации – выполнение команд процессора над данными, находящимися в памяти, независимо от уровня иерархии Ввод-вывод – обмен данными между памятью и устройствами, внешними по отношению к ней и процессору С точки зрения ОС: Обработка информации – выполнение команд процессора над данными, лежащими в памяти на уровнях не ниже основной памяти Ввод-вывод – все остальное

4 Два вида деятельности вычислительной системы Обработка информации Обработка информации –Что делается? –Как делается? Операции ввода-вывода Операции ввода-вывода –Что делается? –Как делается? Курс «Алгоритмы и алгоритмические языки» Часть II этого курса Тема этой лекции

5 Общие сведения об архитектуре компьютера ПроцессорПамятьДиски МониторКлавиатура линии Локальная магистраль

6 Общие сведения об архитектуре компьютера Локальная магистраль Процессор Монитор ПамятьДиски Клавиатура Шина данных Шина адреса Шина управления Ширина шины – количество линий в шине

7 Общие сведения об архитектуре компьютера Передача информации из процессора в память 1.На адресной шине выставить сигналы для адреса памяти 2.На шине данных выставить сигналы для данных 3.На шине управления выставить сигналы работы с памятью и операции записи

8 Общие сведения об архитектуре компьютера Память и устройства I/O Память: Память: –Локализована в пространстве –Ячейки взаимно однозначно отображаются на линейное адресное пространство памяти. Устройства I/O: Устройства I/O: –Пространственно разнесены и подключаются к локальной магистрали через порты ввода-вывода. I/O I/OI/O Порты i/o

9 Общие сведения об архитектуре компьютера Память и устройства I/O Память: Память: –Локализована в пространстве –Ячейки взаимно однозначно отображаются на линейное адресное пространство памяти. Устройства I/O: Устройства I/O: –Пространственно разнесены и подключаются к локальной магистрали через порты ввода-вывода. –Порты ввода-вывода взаимно однозначно отображаются на линейное адресное пространство ввода-вывода (иногда на линейное адресное пространство памяти)

10 Общие сведения об архитектуре компьютера Передача информации из процессора в порт, отображенный в адресное пространство ввода-вывода 1.На адресной шине выставить сигналы для адреса порта 2.На шине данных выставить сигналы для данных 3.На шине управления выставить сигналы работы с устройствами ввода-вывода и операции записи

11 Общие сведения об архитектуре компьютера Память и устройства I/O Занесение информации в память завершает операцию записи Занесение информации в память завершает операцию записи Занесение информации в порт часто инициализирует реальное совершение устройства ввода-вывода Занесение информации в порт часто инициализирует реальное совершение устройства ввода-вывода Что делать после получения информации через порт и как предоставить информацию для чтения из порта определяют контроллеры устройств

12 Общие сведения об архитектуре компьютера Устройства ввода-вывода подключаются к локальной магистрали через порты Устройства ввода-вывода подключаются к локальной магистрали через порты Могут существовать два адресных пространства: пространство памяти и пространство ввода-вывода Могут существовать два адресных пространства: пространство памяти и пространство ввода-вывода Порты обычно отображаются в адресное пространство ввода-вывода и иногда – в адресное пространство памяти Порты обычно отображаются в адресное пространство ввода-вывода и иногда – в адресное пространство памяти Какое адресное пространство использовать определяется типом команды или типом операндов Какое адресное пространство использовать определяется типом команды или типом операндов Управлением устройством ввода-вывода, приемом и передачей данных через порты и выставлением сигналов на магистрали занимаются контроллеры Управлением устройством ввода-вывода, приемом и передачей данных через порты и выставлением сигналов на магистрали занимаются контроллеры

13 Структура контроллера устройства Регистр состояния (read only) Бит занятости Бит готовности данных Бит ошибки Регистр управления (write only) Биты кода команды Биты режима работы Бит готовности команды Регистр выходных данных (read only) Регистр входных данных (write only)