Индивидуальные каналы

Внешняя память и устройства ввода/вывода работают по электроме­ханическим принципам и потому по сравнению с процессором и опера­тивной памятью, которые работают по чисто электронным принципам, имеют существенно меньшее быстродействие.

Для того чтобы операции ввода-вывода выполнялись параллельно с выполнением вычислений, необходимо освободить процессор от управления операциями обмена информацией между периферийными устройствами и памятью. Эта задача возлагается на процессоры ввода-вывода (каналы), управляемые канальными программами.

Канал – путь передачи данных.

Как и процессор, каналы работают с памятью самостоятельно. По­этому говорят, что в такой системе имеется много активных компо­нентов или интерпретирующих устройств.

Арбитр шины должен только выполнить инициирование операции ввода-вывода, задать номера канала и периферийного устройства, участвующих в операции, и код выполняемой операции.

Каналы могут приводиться в действие следующими двумя способами:

· через прерывание: каналы прерывают выполнение пользовательской программы, чтобы получить от арбитра шины новый заказ для себя (interrupt);

· через повторяющиеся опросы: арбитр шины периодически опрашивает ка­налы, чтобы узнать, можно ли выдать каналу новый заказ (polling).

Канал должен обеспечивать прямой доступ к памяти, осуществлять буферизацию и преобразование форматов передаваемых данных для согласования работы оперативной памяти и периферийного устройства. Поэтому в состав канала, кроме специального процессора и ПЗУ программ, входит контроллер ПДП и буферное ОЗУ (реально все эти компоненты могут быть размещены в одной микросхеме).

Для извещения арбитра шины об окончании каждой операции ввода-вывода, а также о возникновении ошибок, канал формирует запросы прерываний.

Кроме того, канал может выполнять ряд дополнительных функций для минимизации участия процессора в операциях ввода-вывода:

1. Организация цепочки блоков данных: если данные в памяти состоят из нескольких массивов, произвольно размещенных в памяти, то канал должен допускать задание цепочки блоков, чтобы не отвлекать основной процессор после передачи каждого блока.

2. Организация выборочного чтения информации: иногда необходимо вводить с носителя информации отдельные части некоторого массива, пропуская ненужные данные.

3. Организация цепочки операций: иногда выгодно задавать не отдельные операции ввода-вывода, а сразу группу последовательных операций.

4. Блокировка контроля неправильной длины считанного массива бывает полезной при попытках извлечения хотя бы части информации из искаженного массива данных.