外围设备

外围设备

各种外围设备的数据传输速率相差很大。如果保证主机与外围设备在时间上同步,则设计外围设备的定时问题。

在计算机系统中,CPU对外围设备的管理有一下五种方式:1.程序查询方式;2.程序中断方式;3.直接存储访问(DMA)方式;4.通道方式;5.外围处理机(PPU)方式;其中第一种对CPU的资源浪费最大,而第五种使CPU得效率得到最大发挥,但是需要更多的硬件支持。

程序中断方式是各类计算机中广泛使用的一种数据交换方式。当某一外设的数据准备就绪后,他“主动”向CPU发送请求信号,CPU响应中断请求后,暂停运行主程序,自动转移到该设备的中断服务子程序,为该设备进行服务,结束时放回主程序。中断处理过程可以嵌套进行,优先级高的设备可以中断优先级低的中断服务程序。为此,需要有响应的中断优先级仲裁,中断向量产生和中断控制逻辑等硬件支持。

DMA技术的出现,使得外围设备可以通过DMA控制器直接访问内存,与此同时,CPU可以继续程序。DMA方式采用以下三种方法:1.停止CPU访问;2周期挪用;3.DMA与CPU交替访问。DMA控制器按其组成结构,分为选择性和多路型两类。选择型控制器在物理上可以连接多个设备,而在逻辑上只允许一个设备,适合于连接高速设备。多路型控制器不仅在屋里上而且在逻辑上可以连接多个设备,适合于连接慢速设备。

通道是一个特殊功能的处理器。他有自己的指令和程序专门负责数据输入输出的传输控制,从而使CPU将“传输控制”的功能下放给通道,CPU只负责“数据处理”功能。这样,通道与CPU分时使用内存,实现了CPU内部的数据处理与I/O设备的平行工作。通道有三种类型;1.选择通道,物理上可以连接多个设备,但在某一时间段内只选择一个设备工作,适用于连接磁盘一类高速外围设备,信息以成组方式高速传输。 2.数组多路通道,保留了选择通道高速传送数据的优点,又充分利用了控制性操作的时间间隔为其他设备服务,使通道效率充分得到发挥。3.字节多路通道,与数组多路通道相同处在于,他们是多路通道,在一段时间内交替执行多个设备的通道程序,使这些设备同时工作。不同处在于,数组多路通道只允许一个设备进行传输型操作,数据传送单位是数据块;字节多路通道可允许每个设备进行传输性操作,数据传送单位是字节。

标准化是建立开放式系统的基础,CPU,系统总线,I/O总线及标准接口技术近年来取得了重大进步。其中并行I/O接口SCSI与串行I/O接口IEEE1394是两个最具权威性和发展前景的标准接口技术。

SCSI 是系统级接口,是处于主适配器和智能设备控制器之间的并行I/O接口,改进的SCSI可允许连接1-15台不同类型的高速外围设备。SCSI的不足处在于硬件较昂贵,并需要通用设备程序和各类设备的驱动程序模块的支持。

IEEE 1394 是串行I/O接口。与SCSI并行I/O接口相比,它具有更高的数据传输速率和数据传送的实时性,具有更小的体积和连接的方便性,IEEE 1394的一个重大特点是,各被连接的设备的关系是平等的,不同PC介入也能自成系统。因此IEEE 1394 已成为Intel,Microsoft等公司联手制定的PC 98系统设计指南的新标准。