—A-输入输出系统.pptx

1教学要求：l了解设备的分类，熟悉设备管理的目标和功能。l熟悉程序I/O方式、中断方式、DMA方式和通道方式四种I/O的控制方式；掌握通道的概念，熟悉通道类型。l熟悉缓冲的概念，熟悉单缓冲、双缓冲、多缓冲和缓冲池工作原理，了解UNIX系统的缓冲技术。l了解在进行设备分配时应考虑的设备的固有属性、设备的分配算法、设备分配的安全性和设备的独立性等因素；掌握设备分配中数据结构，熟悉设备分配的流程；掌握SPOOLing技术概念和SPOOLing系统的组成。l熟悉设备处理程序的功能和处理方式，熟悉设备处理程序的处理过程。5I/O系统系统 把把I/OI/O设设备备及及其其接接口口线线路路、控控制制部部件件、通通道道以以及及管管理理软软件件统统称称为为I/O系系统统.主主存存与与处处围围设设备备之之间间的的信信息息传传输输操操作作,称称为为I/O操作操作.I/O系统系统 把把I/O设备及其接口线路、控制部件、通道以及管理软件统称为设备及其接口线路、控制部件、通道以及管理软件统称为I/O系统。主存与外围设备之间的信息传输操作系统。主存与外围设备之间的信息传输操作,称为称为I/O操作。操作。典型的典型的I/O系统具有四级结构系统具有四级结构:主机、通道、设备控制器和主机、通道、设备控制器和I/O设设备。备。中央处理器(CPU)主存储器(MM)通道1(CH1)通道2(CH2)通道3(CH3)磁盘控制器磁盘机卡片控制器打印机控制器卡片机打印机磁带控制器磁带机6 I/O I/O设备的种类繁多设备的种类繁多,其重要性能指标有其重要性能指标有:数据传输单数据传输单位位、数据传输速率数据传输速率和和设备的共享属性设备的共享属性等。从不同的角度可等。从不同的角度可以对以对I/O设备进行不同分类：设备进行不同分类：1 按使用特性分按使用特性分 存储型存储型设备设备 输入输出型输入输出型设备（交互型设备）设备（交互型设备）2 2 按传输速率分按传输速率分 低速设备：传输速率每秒低速设备：传输速率每秒几个字节几个字节至至数百个数百个字节；字节；中速设备：传输速率每秒中速设备：传输速率每秒数千个数千个字节；字节；高速设备：传输速率每秒高速设备：传输速率每秒数百个千数百个千字节至字节至千兆千兆字节；字节；I/O设备分类设备分类73 按信息交换的单位分按信息交换的单位分 块设备：以块设备：以数据块数据块为单位存储、传输信息，如为单位存储、传输信息，如磁盘、磁带。磁盘、磁带。字符设备：以字符设备：以字符字符为单位存储、传输信息，如为单位存储、传输信息，如打印机、终端。打印机、终端。4 4 按设备的共享属性分按设备的共享属性分 独占设备独占设备：在：在一段时间一段时间内只能有内只能有一个一个进程使用的设备，一般为低进程使用的设备，一般为低速速I/OI/O设备。（如打印机，磁带等）设备。（如打印机，磁带等）共享设备共享设备：在：在一段时间一段时间内可有内可有多个多个进程共同使用的设备，多个进进程共同使用的设备，多个进程以程以交叉交叉的方式来使用设备，其资源利用率高。（如硬盘）的方式来使用设备，其资源利用率高。（如硬盘）虚拟设备虚拟设备：在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独：在一类设备上模拟另一类设备，常用共享设备模拟独占设备，用高速设备模拟低速设备，占设备，用高速设备模拟低速设备，被模拟的设备被模拟的设备称为虚拟设备。称为虚拟设备。目目的：将的：将慢速的独占设备慢速的独占设备改造成改造成多个用户可共享的设备多个用户可共享的设备，提高设备的利，提高设备的利用率。用率。9 I IO O设备一般由设备一般由机械机械和和电子电子两部分组成。把这两部分两部分组成。把这两部分分开处理，以提供更加模块化，更加通用的设计。分开处理，以提供更加模块化，更加通用的设计。1.1.物理设备物理设备 机械部分是设备本身（物理装置）。机械部分是设备本身（物理装置）。2.2.设备控制器（设备控制器（是设备与是设备与CPU的的接口接口）电子部分叫做电子部分叫做设备控制器设备控制器或或适配器适配器、接口卡接口卡 在小型和微型机中，它常采用在小型和微型机中，它常采用印刷电路卡印刷电路卡插入计算机中。插入计算机中。设备组成设备组成10设备控制器设备控制器 通常通常,外围设备并不是直接与外围设备并不是直接与CPUCPU进行通信进行通信,而是与设备而是与设备控制器通信控制器通信.在设备与设备控制器之间有一个接口在设备与设备控制器之间有一个接口,通过通过数数据线据线、控制线和状态线、控制线和状态线传输传输数据、控制和状态三种类型信数据、控制和状态三种类型信号号.转换器缓冲控制逻辑I/O设备数据信号线状态信号线控制信号线至设备控制器信号数据设备与控制器之间的接口11 设备控制器位于设备控制器位于CPU与设备与设备之间之间,主要主要职责职责是控制一个或是控制一个或多个多个I/O设备，以实现设备，以实现I/O设备设备和和主机主机之间的数据交换。它接受之间的数据交换。它接受从从CPU发来的命令，并去控制发来的命令，并去控制I/O设备工作。设备工作。设备控制器是一个设备控制器是一个可编址可编址的设备，当它的设备，当它只控制一个只控制一个设备时，设备时，它只有一个它只有一个唯一的设备地址唯一的设备地址；若它控制；若它控制多个设备多个设备时，则它含有时，则它含有多个设备地址多个设备地址，并使每个设备对应一个设备地址，以，并使每个设备对应一个设备地址，以区别各个区别各个设备设备。控制器的控制器的任务任务是把串行的是把串行的位流位流转换为转换为字节块字节块，并进行必，并进行必要的要的错误修正错误修正。首先，控制器按位进行。首先，控制器按位进行组装组装，然后，然后存入存入控制器控制器内部的内部的缓冲区中缓冲区中形成以形成以字节为单位的块字节为单位的块。在对块验证检查和并。在对块验证检查和并证明证明无错误时无错误时，再将它，再将它复制到主存复制到主存中。中。设备控制器可分为两类：设备控制器可分为两类：1 用于控制用于控制字符设备字符设备的控制器的控制器2 用于控制用于控制块设备块设备的控制器的控制器设备控制器设备控制器121 接受和识别命令接受和识别命令 通过控制器中的通过控制器中的控制寄存器控制寄存器来存放和接受来存放和接受CPU发来发来的命令和参数，并对这些命令进行译码。的命令和参数，并对这些命令进行译码。2 数据交换数据交换 通过控制器中的通过控制器中的数据寄存器数据寄存器来实现来实现CPU与控制器之与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。间、控制器与设备之间的数据交换。3 表示和报告设备的状态表示和报告设备的状态 通过控制器中的通过控制器中的状态寄存器状态寄存器记下设备的状态供记下设备的状态供CPU了解。仅当设备处于发送就绪状态时，了解。仅当设备处于发送就绪状态时，CPU才能启动设才能启动设备控制器从中读出数据。备控制器从中读出数据。设备控制器设备控制器基本功能基本功能134 地址识别地址识别 通过控制器中的通过控制器中的地址译码器地址译码器来识别各个设备。系统来识别各个设备。系统中的每一个设备都有一个地址，用来唯一的标示这台设中的每一个设备都有一个地址，用来唯一的标示这台设备，为此设备控制器必须能够识别它所控制的每个设备备，为此设备控制器必须能够识别它所控制的每个设备的地址。的地址。5 数据缓冲数据缓冲 通过控制器中的通过控制器中的缓冲器缓冲器来缓解来缓解I/O设备与设备与CPU之间速之间速率不匹配的矛盾。率不匹配的矛盾。6 差错控制差错控制 设备控制器兼管数据的差错检查。通过将差错检测设备控制器兼管数据的差错检查。通过将差错检测码置位来向码置位来向CPU报告数据出错。报告数据出错。14设备控制器的组成设备控制器的组成设备控制器与设备控制器与CPU的接口的接口：实现：实现CPU与控制器之间的通信；与控制器之间的通信；设备控制器与设备控制器与设备设备的接口的接口：用于与设备的连接，一个设备控制器：用于与设备的连接，一个设备控制器上可以连接多个设备，因而一个设备控制器便有上可以连接多个设备，因而一个设备控制器便有多个设备接口多个设备接口，一个接口连接一个设备；一个接口连接一个设备；I/O逻辑逻辑：实现设备的控制；：实现设备的控制；15数据寄存器控制/状态寄存器I/O逻辑控制器与设备接口1控制器与设备接口 n.数据线地址线控制线数据状态控制数据状态控制CPU与控制器接口控制器与设备接口设备控制器的组成设备控制器的组成16I/OCPU内内存存17CPU内内存存设备设备控制器控制器I/O18CPU内内存存设备设备控制器控制器通道通道I/O19 1.1.定义定义：I/OI/O通道是独立于通道是独立于CPUCPU的专门的专门负责数据输入负责数据输入/输出传输输出传输工作工作的的处理机处理机，对外部设备实现统一管理，对外部设备实现统一管理，代替代替CPUCPU对输入对输入/输出操作进输出操作进行控制，从而使输入行控制，从而使输入/输出操作输出操作可与可与CPUCPU并行操作并行操作,又称又称I/OI/O处理器。处理器。通道工作原理通道工作原理 通道相当于一个通道相当于一个功能简单的处理机功能简单的处理机，包含，包含通道指令通道指令（读操作，（读操作，写操作，控制，转移操作），并写操作，控制，转移操作），并可执行可执行用这些指令编写的用这些指令编写的通道程序通道程序。通道程序启动通道程序启动I/OI/O设备，执行完毕后设备，执行完毕后,如果还有下一条指令，则如果还有下一条指令，则继续执行继续执行,否则表示传输完成。否则表示传输完成。执行执行通道程序，向控制器通道程序，向控制器发出命令发出命令，并具有向，并具有向CPUCPU发中断信号发中断信号的功能。的功能。一旦一旦CPUCPU发出指令，启动通道，则通道发出指令，启动通道，则通道独立于独立于CPUCPU工作工作。一。一个通道个通道可连接多个控制器可连接多个控制器，一个控制器，一个控制器可连接多个设备可连接多个设备，形成树形，形成树形交叉连接。交叉连接。I/O通道通道202.2.引入通道的目的引入通道的目的 为了使为了使CPUCPU从从I/OI/O事务中解脱出来，同时为了提高事务中解脱出来，同时为了提高CPUCPU与与设备设备，设备与设备设备与设备之间的并行工作能力。之间的并行工作能力。建立独立的建立独立的I/OI/O操作，使一些原来由操作，使一些原来由CPUCPU处理的处理的I/OI/O任务任务转由转由通道通道来承担。来承担。3.3.特点特点 1)1)指令类型单一指令类型单一：所执行的命令仅局限于：所执行的命令仅局限于与与I/OI/O操作有关操作有关的指令。的指令。2)2)没有自己的内存没有自己的内存：通道：通道与与CPUCPU共享内存共享内存。214.4.分类分类 根据信息交换的方式不同根据信息交换的方式不同,通道可分为三种类型通道可分为三种类型:字节多字节多路通道路通道、数组选择通道数组选择通道和和数组多路通道。数组多路通道。1)1)字节多路通道字节多路通道 字节多路通道以字节多路通道以字节字节为单位传输信息，它可以为单位传输信息，它可以分时地分时地执执行多个通道程序。当一个通道程序控制某台设备传送行多个通道程序。当一个通道程序控制某台设备传送一个字一个字节节后，后，通道硬件通道硬件就控制转去执行另一个通道程序，控制另一就控制转去执行另一个通道程序，控制另一台设备传送信息。台设备传送信息。主要连接以主要连接以字节字节为单位的为单位的低速低速I/OI/O设备。设备。如打印机，终如打印机，终端。以字节为单位交叉传输，当一台传送一个字节后，立即端。以字节为单位交叉传输，当一台传送一个字节后，立即转去为另一台传送字节转去为另一台传送字节22子通道子通道子通道子通道控制器A控制器B控制器C控制器N设备主通道字节多路通道的工作原理字节多路通道的工作原理23 2)2)数组选择通道数组选择通道 数组选择通道是以数组选择通道是以块为单位成批传送数据块为单位成批传送数据，即每次，即每次传送传送一批数据一批数据，故，故传送速度很高传送速度很高。选择通道在。选择通道在一段时间一段时间内只能执行内只能执行一个通道程序一个通道程序，只允许一台设备进行数据传，只允许一台设备进行数据传输，输，当一台设备数据传输完成后，当一台设备数据传输完成后，再选择再选择与通道连接的与通道连接的另一台设备另一台设备，执行它的相应的通道程序。，执行它的相应的通道程序。主要连接磁盘，磁带等主要连接磁盘，磁带等高速高速I/O设备设备。选择通道选择通道24 3)3)数组多路通道数组多路通道 它结合了它结合了选择通道传送速度高选择通道传送速度高和和字节多路通道字节多路通道能进能进行行分时并行操作分时并行操作的优点。它先为一台设备执行一条通道的优点。它先为一台设备执行一条通道指令，然后自动转接，为另一台设备执行一条通道指令。指令，然后自动转接，为另一台设备执行一条通道指令。主要连接主要连接高速设备。高速设备。这样，对于连接多台磁盘机的这样，对于连接多台磁盘机的数组多路通道，它可以启动它们同时执行移动定位操作，数组多路通道，它可以启动它们同时执行移动定位操作，然后，按序交叉地传输一批批数据。数据多路通道实际然后，按序交叉地传输一批批数据。数据多路通道实际上是对上是对通道程序通道程序采用采用多道程序设计多道程序设计的硬件实现。的硬件实现。25 由于由于通道的价格较贵通道的价格较贵，致使计算机系统中通道，致使计算机系统中通道的数量远比设备少。这样，往往因的数量远比设备少。这样，往往因通道数量不足通道数量不足，产生一种产生一种“瓶颈瓶颈”现象，影响整个系统的处理能现象，影响整个系统的处理能力。力。解决解决“瓶颈瓶颈”问题的问题的最有效的方法最有效的方法，便是，便是增增加加设备到主机间的设备到主机间的通路通路而而不增加通道不增加通道。也就是，。也就是，把一个设备连接到多个控制器上，而一个控制器把一个设备连接到多个控制器上，而一个控制器又连接到多个通道上。又连接到多个通道上。“瓶颈瓶颈”问题问题2627295.2 I/O控制方式控制方式 按照按照I/O控制器功能的强弱以及和控制器功能的强弱以及和CPU之间联系之间联系方式的不同，把方式的不同，把I/O设备的控制方式分为以下四类设备的控制方式分为以下四类:1 程序程序I/O方式方式2 中断驱动中断驱动I/O控制方式控制方式3 直接存储器访问直接存储器访问(DMA)I/O控制方式控制方式4 I/O通道控制方式通道控制方式 I/OI/O控制方式发展的目标控制方式发展的目标是尽量减少主机对是尽量减少主机对I/OI/O控制的干预，更多地进行数据处理，提高计算机效控制的干预，更多地进行数据处理，提高计算机效率和资源的利用率。率和资源的利用率。主要差别主要差别在于在于CPUCPU与外围设备并与外围设备并行工作的方式不同，并行工作的程度不同。行工作的方式不同，并行工作的程度不同。30程序程序I/O方式方式 程程序序I/O控控制制方方式式是是指指由由程程序序直直接接控控制制内内存存或或CPU和和外外围围设设备备之之间间进进行行信信息息传传送送的的方方式式。通通常常又又称称为为“忙忙/等等待待”方式方式或或询问方式询问方式。以以数数据据输输入入为为例例，当当用用户户进进程程需需要要输输入入数数据据时时，由由处处理理机机向向设设备备控控制制器器发发出出I/OI/O指指令令启启动动设设备备进进行行输输入入，同同时时把把状状态态寄寄存存器器中中的的忙忙/闲闲状状态态busybusy置置为为1 1。在在设设备备输输入入期期间间，CPUCPU通通过过循循环环执执行行测测试试指指令令不不间间断断地地检检测测设设备备状状态态寄寄存存器器的的值值，当当状状态态寄寄存存器器的的值值显显示示设设备备输输入入完完成成时时，处处理理机机将将数数据据寄寄存存器器中中的的数数据据取取走走，送送入入内内存存指指定定单单元元，然然后后再再启启动动设设备备去去读读下下一一个个数数据据。反反之之，当当用用户户进进程程需需要要向向设设备备输输出出数数据据时时，也也必必须须同同样样发发启启动动命命令令启启动动设设备备输输出出并并等等待输出待输出操作完成。操作完成。31向I/O控制器发读命令读I/O控制器的状态检查状态?从I/O控制器读入字向主存中写字传送完成?下条指令完成忙就绪未完CPU I/OI/O CPU出错I/O CPUCPU 主存程序I/O方式32 (1)(1)把一个启动位为把一个启动位为“1 1”的控制字写入该设备的的控制字写入该设备的控制控制状态寄存器状态寄存器；(2)(2)将需输出数据的将需输出数据的一个字一个字(节节)送到送到数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器；(3)(3)测试控制状态寄存器中的测试控制状态寄存器中的“busybusy”，若为，若为1 1，转，转(2)(2)，否则转，否则转(4)(4)；(4)(4)输出设备将输出设备将数据缓冲寄存器数据缓冲寄存器中的数据取走进行实中的数据取走进行实际的输出。际的输出。直接控制方式的输出数据时的工作过程：直接控制方式的输出数据时的工作过程：优点优点：控制简单：控制简单,不需要多少硬件支持。不需要多少硬件支持。(循环测试方式循环测试方式)缺点缺点：CPU和和外设外设只能只能串行工作串行工作，CPU利用率低利用率低。设备。设备之间之间不能并行工作不能并行工作。(忙忙等等待方式待方式)33 为了提高为了提高CPU和设备的利用率，就应使和设备的利用率，就应使CPU与与设备并设备并行工作行工作。在现代计算机系统中，对。在现代计算机系统中，对I/O设备的控制设备的控制广泛采用广泛采用I/O中断方式中断方式。采用这种方式要求。采用这种方式要求CPU与设备之间有相应的与设备之间有相应的中断请求线，且在控制寄存器中有一个中断位。中断请求线，且在控制寄存器中有一个中断位。中断驱动中断驱动I/O控制方式控制方式 计算机在运行过程中，可能会发生运算溢出、除数为计算机在运行过程中，可能会发生运算溢出、除数为零、无休止循环或电压下降等零、无休止循环或电压下降等事先无法预料的故障事先无法预料的故障，这些都，这些都是运行中非正常的现象。是运行中非正常的现象。CPU收收到到中中断断请请求求后后转转相相应应事事件件处处理理程程序序的的过过程程称称为为中中断响应断响应。34向I/O控制器发读命令读I/O控制器的状态检查状态?从I/O控制器读字向主存中写字传送完成?下条指令完成就绪未完CPU I/OI/O CPU出错I/O CPUCPU 主存CPU做其他事中断中断驱动方式流程中断驱动方式流程35 优点优点：实现：实现主机主机和和外部设备并行工作外部设备并行工作，CPUCPU原来用于查原来用于查询外设状态的时间被充分地利用起来了，其工作效率得到了询外设状态的时间被充分地利用起来了，其工作效率得到了显著的提高，大大地显著的提高，大大地提高了提高了CPUCPU的利用效率的利用效率。缺缺点点：传传送送信信息息的的单单位位通通常常是是一一个个字字(节节)，对对于于块块设设备备(磁磁盘盘、磁磁带带)数数据据交交换换是是成成批批的的，且且单单位位数数据据之之间间的的时时间间间间隔隔较较短短，如如果果也也采采用用程程序序中中断断方方式式，将将造造成成信信息息的的丢丢失失。且且每传送一个字符或一个字每传送一个字符或一个字,都要发生一次中断。都要发生一次中断。36 DMA方式又称直接存储器访问又称直接存储器访问I/O控制方式控制方式 程程序序中中断断控控制制方方式式提提高高了了主主机机和和外外设设并并行行工工作作的的效效率率，但但是是每每传传送送一一个个字字或或一一个个字字节节的的数数据据就就要要执执行行一一遍遍中中断断服服务务程程序序，数数据据传传送送时时仍仍然然要要占占用用CPUCPU的的时时间间，整整个个系系统统的的效效率率还还是是没没有有充充分分发发挥挥。对对于于一一些些高高速速传传送送的的外外部部设设备备，这这种种传传送送方方式式的的传传输速度就显得太低了。输速度就显得太低了。其其基基本本思思想想是是在在外外设设和和主主存存之之间间开开辟辟直直接接的的数数据据交交换换通通路路。如如图图所所示示，使使CPUCPU不不介介入入传传送送时时的的操操作作，数数据据也也不不经经过过CPUCPU。这这样样就减少了就减少了CPUCPU的开销，系统效率得到了提高。的开销，系统效率得到了提高。CPU主存DMA接口接口37向I/O控制器发布读块命令CPU DMACPU做其他事读DMA控制器的状态中断DMA CPU下条指令DMA方式38DMA方式的特点是：方式的特点是：（1）数据传送的基本单位是）数据传送的基本单位是数据块数据块。（2）所传送的数据是从）所传送的数据是从设备设备送送内存内存，或者相反。，或者相反。（3）仅仅在在传传送送一一个个或或多多个个数数据据块块的的开开始始和和结结束束时时，才才需需中中断断CPU，请请求求干干预预，整整块块数数据据的的传传送送是是在在DMA控控制制器器控控制制下完成的。下完成的。采用采用DMADMA方式时，允许方式时，允许DMADMA控制器控制器接管地址线的控制权接管地址线的控制权，直接控制直接控制DMADMA控制器控制器与内存的数据交换与内存的数据交换。从而使磁盘设备与。从而使磁盘设备与存储器之间的数据传送不需要存储器之间的数据传送不需要CPUCPU介入，因而减轻了介入，因而减轻了CPUCPU负负担。担。当采用当采用DMADMA时，除向控制器时，除向控制器提供提供要读块的要读块的磁盘地址磁盘地址外，外，还要向控制器提供两个信息：要读块送往还要向控制器提供两个信息：要读块送往内存的起始地址内存的起始地址和要和要传送的字节数传送的字节数39DMADMA方式与中断方式的主要区别方式与中断方式的主要区别 1 1）中断方式是每传送）中断方式是每传送一个字节一个字节之后发中断请求，请求之后发中断请求，请求CPUCPU进行中断处理；进行中断处理；DMADMA方式则是在所要求传送的方式则是在所要求传送的数据块数据块全部传送结束时要求全部传送结束时要求CPUCPU进行中断处理，大大进行中断处理，大大减少了减少了CPUCPU进行中断处理的次数进行中断处理的次数 2 2）中断方式的）中断方式的数据传送数据传送是由是由CPUCPU控制完成控制完成的；的；DMADMA方式则是在方式则是在DMADMA控制器控制器的控制下不经过的控制下不经过CPUCPU控制完成的控制完成的40 DMA方方式式的的一一个个显显著著特特点点是是数数据据传传送送时时，CPU仍仍然然执执行行主主程程序序，那那么么，有有可可能能DMA控控制制逻逻辑辑与与CPU同同时时要要访访问问主主存存，引引起起主主存存使使用用权权的的冲冲突突。如如何何处处理理这这种种冲冲突突呢呢？周期挪用法周期挪用法:当当DMADMA要求访问主存时，要求访问主存时，CPUCPU暂时停顿一个存储周期暂时停顿一个存储周期。一个数据传送结束后，一个数据传送结束后，CPUCPU立即立即继续运行继续运行。由于。由于 CPUCPU现场现场并没有变动，只是并没有变动，只是延缓了对指令的执行延缓了对指令的执行，因此，这种技术，因此，这种技术称为称为周期挪用周期挪用，或称，或称周期窃取周期窃取。思考：思考：M1 M2 存储周期存储周期 M3DMA挪用挪用41 虽然虽然 DMADMA方式比中断驱动方式已显著地减少了方式比中断驱动方式已显著地减少了CPUCPU的干预，即的干预，即由以由以字（节）字（节）为单位的干预减少到以为单位的干预减少到以数据块数据块为单位的干预。但是为单位的干预。但是CPUCPU每发出一条每发出一条I/OI/O指令，也只能去读（或写）一个连续的数据块。指令，也只能去读（或写）一个连续的数据块。而当我们需要而当我们需要一次去读多个离散的数据块一次去读多个离散的数据块且将它们分别且将它们分别传送到不同传送到不同的内存区域的内存区域，或者相反时，则需由，或者相反时，则需由CPUCPU分别发出多条分别发出多条I/OI/O指令及进行指令及进行多次中断处理，才能完成。多次中断处理，才能完成。I/O通道控制方式的引入通道控制方式的引入 由于由于DMADMA每次只能执行一条每次只能执行一条I/OI/O指令指令，不能满足复杂的，不能满足复杂的I/OI/O操作操作要求。在大、中型计算机系统中，普遍采用由要求。在大、中型计算机系统中，普遍采用由专用的专用的I/OI/O处理器处理器来来接受接受CPUCPU的委托，独立执行自己的通道程序来的委托，独立执行自己的通道程序来实现实现I/OI/O设备与内存之设备与内存之间间的信息交换，这就是的信息交换，这就是通道技术通道技术。通道技术可以进一步减少通道技术可以进一步减少 CPUCPU的干预，即把的干预，即把对一个数据块对一个数据块为单为单位的读（或写）的干预，减少到位的读（或写）的干预，减少到对一组数据块对一组数据块为单位的读（或写）为单位的读（或写）的有关的控制和管理的干预。这样可实现的有关的控制和管理的干预。这样可实现 CPUCPU、通道通道和和I/OI/O设备设备三三者之间的并行工作，从而更有效地提高了整个系统的资源利用率和者之间的并行工作，从而更有效地提高了整个系统的资源利用率和运行速度。运行速度。42I/O通道通道-通道控制方式通道控制方式 通道控制方式通道控制方式与与DMA方式相类似，也是一种方式相类似，也是一种内存内存和和设备设备直接直接进行数据交换的方式。进行数据交换的方式。与与DMA方式不同的是，在通道控制方式中，数据传送方方式不同的是，在通道控制方式中，数据传送方向、存放数据的内存始址、传送的数据块长度均由向、存放数据的内存始址、传送的数据块长度均由一个专一个专门负责输入门负责输入/输出的硬件输出的硬件通道通道来控制。另外，来控制。另外，DMA方式方式每台设备每台设备至少需要一个至少需要一个DMA控制器，而通道控制方式中，控制器，而通道控制方式中，一个通道一个通道可控制可控制多台设备多台设备与内存进行数据交换。与内存进行数据交换。通道：是计算机系统中专门用于通道：是计算机系统中专门用于I/O的处理器的处理器。通道程序通道程序:通道是通过通道是通过执行通道程序执行通道程序，并与，并与设备控制器设备控制器来共同来共同实现对实现对I/O设备的控制。设备的控制。通道程序是由一系列的通道指令（或称为通道命令）通道程序是由一系列的通道指令（或称为通道命令）所构成。所构成。43CPU内内存存设备设备控制器控制器通道通道I/O通道程序通道程序(通道指令通道指令)44每条通道指令应包含以下的内容：每条通道指令应包含以下的内容：（1）操操作作码码：它它规规定定指指令令所所执执行行的的操操作作，如如读读(从从内存取内存取)、写、写(送入内存送入内存)等。等。（2）内存地址内存地址：标明数据传送时：标明数据传送时内存的首址内存的首址。（3）计数计数：表示传送数据的：表示传送数据的字节数字节数。（4）通道程序结束位通道程序结束位P，表示通道程序是否结束。，表示通道程序是否结束。（5）记录结束标志记录结束标志R，表示，表示所处理的记录所处理的记录是否结束。是否结束。