Οργάνωση Η/Υ. Γιώργος ηµητρίου. Μάθηµα 12 ο. Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας - Τµήµα ΜηχανικώνΗ/Υ, Τηλεπικοινωνιών και ικτύων

Transcript

1 Γιώργος ηµητρίου Μάθηµα 12 ο

2 Συσκευές Εισόδου/Εξόδου Εξόδου (Ε/Ε) Τύπος συσκευής n Εισόδου, εξόδου, εισόδου + εξόδου, αποθήκευσης Χρήστης συσκευής n Άνθρωπος, µηχανή Ρυθµός µεταφοράς δεδοµένων Σηµαντικότητα λειτουργιών Ε/Ε n Υπολογιστής χωρίς Ε/Ε; Αξιολόγηση συσκευών Ε/Ε

3 Συσκευή 1: Ποντίκι Συσκευή εισόδου Μεταφορά δεδοµένων: Β/sec Καταγραφή κινήσεων του ποντικιού n Ειδικοί µετρητές στον ελεγκτή Η ΚΜΕ ελέγχει ανά τακτά διαστήµατα: n Τις κινήσεις του ποντικιού n Τα κουµπιά του ποντικιού Απλό πάτηµα Συνεχές πάτηµα

4 Συσκευή 2: Σκληρός ίσκος Συσκευή αποθήκευσης Μεταφορά δεδοµένων: 30-80(320)ΜΒ/sec Ένας ή περισσότεροι δίσκοι (platters) n Οµόκεντροι κύκλοι (tracks) Τµήµατα (sectors) Σταθερή/µεταβλητή πυκνότητα ψηφίων Χρόνος προσπέλασης n Χρόνος αναζήτησης n Χρόνος αναµονής περιστροφής n Χρόνος µεταφοράς Επικοινωνία µονάδας δίσκου µε ΚΜΕ

5 Συσκευή 3: ίκτυο Επικοινωνίας Συσκευή εισόδου+εξόδου Μεταφορά δεδοµένων:.001-1gb/sec Απόσταση µεταφοράς Τοπολογία δικτύου ιασύνδεση κόµβων Παραδείγµατα: n Ethernet n Internet (πρωτόκολλο TCP/IP)

6 Επικοινωνία µε ΚΜΕ Πρόσβαση στους ελεγκτές από ΚΜΕ: n Ειδικές εντολές Ε/Ε n Μέσααπότοχώροδιευθύνσεωνµνήµης Επικοινωνία ελεγκτών Ε/Ε µε ΚΜΕ: n Η ΚΜΕ εξετάζει τακτικά τους ελεγκτές n Οι ελεγκτές διακόπτουν την ΚΜΕ Προσπέλαση µνήµης από ελεγκτές Ε/Ε: n Μέσω ΚΜΕ n Άµεσα

7 Πρόσβαση στους Ελεγκτές Ε/Ε Με ειδικές εντολές Ε/Ε

8 Πρόσβαση στους Ελεγκτές Ε/Ε Μέσα από το χώρο διευθύνσεων µνήµης

9 Ε/Ε µε Περιόδευση ΗΚΜΕ(µέσω του λειτουργικού συστή- µατος) εξετάζει περιοδικά την κατάσταση των ελεγκτών Ε/Ε Η εξέταση µπορεί να γίνεται είτε συνέχεια είτε µόνο όταν η συσκευή Ε/Ε είναι ενεργοποιηµένη Πρακτικά αποδεκτή µέθοδος µόνο για αργές συσκευές

10 Ε/Ε µε ιακοπές Η ΚΜΕ ενεργοποιεί µια συσκευή Ε/Ε Η συσκευή προχωρά παράλληλα µε την ΚΜΕ, η οποία εκτελεί άλλες διεργασίες Η συσκευή διακόπτει την ΚΜΕ µε το τέλος της λειτουργίας Ε/Ε ή σε περίπτωση προβλήµατος στην Ε/Ε. Προτεραιότητα διακοπών Απενεργοποίηση διακοπών

11 Άµεση Προσπέλαση Μνήµης

12 Άµεση Προσπέλαση Μνήµης Ε/Ε µε τηµέθοδο των διακοπών Η ΚΜΕ στέλνει στον ελεγκτή ΑΠΜ τα στοιχεία της προσπέλασης Η συσκευή Ε/Ε προσπελαύνειάµεσα τη µνήµη όποτε χρειάζεται n Συνεχής προσπέλαση n Προσπέλαση µόνο σε διαθέσιµους κύκλους Η ΚΜΕ απελευθερώνεται από το κόστος της µεταφοράς δεδοµένων

13 Άµεση Προσπέλαση Μνήµης Πιθανά προβλήµατα µε τηναπμ Κύρια και κρυφή µνήµη: Πιθανή ασυνέπεια µεταξύ κύριας και κρυφής µνήµης n Πώς αντιµετωπίζουµε προβλήµατα ασυνέπειας στην κρυφή µνήµη; Εικονική µνήµη: Χρήση φυσικών/λογικών διευθύνσεων από τον ελεγκτή ΑΠΜ n Τι γίνεται σε αλλαγή σελίδας;

14 Επεξεργαστές Ε/Ε Οι λειτουργίες Ε/Ε επιβαρύνουν την ΚΜΕ Η µέθοδος διακοπών και ΑΠΜ µειώνουν το κόστος Ε/Ε Το λογισµικό Ε/Ε µπορεί να εκτελείται σε ειδικό συνεπεξεργαστή Ε/Ε πουµε ΑΠΜ απελευθερώνει πλήρως την ΚΜΕ

15 Λειτουργικό Σύστηµα και Ε/Ε Προσπέλαση συσκευών Ε/Ε µόνο από το λειτουργικό σύστηµα (ΛΣ) n Το ΛΣ εκτελεί τους οδηγούς Ε/Ε έχοντας απόλυτοέλεγχοτουσυστήµατος n Το ΛΣ εξυπηρετεί όλες τις διακοπές Ε/Ε Τα προγράµµατα εφαρµογών εκτελούν λειτουργίες Ε/Ε καλώντας τους οδηγούς του ΛΣ n Επιτυγχάνεται προστασία δεδοµένων n Βελτιώνεται ο ρυθµός παραγωγής έργου

16 Αρτηρίες ( ίαυλοι) ιασύνδεση µεταξύ υποµονάδων: Αρτηρίες αποκλειστικής χρήσης n Κάθε δύο συσκευές συνδέονται µε µια αρτηρία n Γρήγορες, αλλά ασύµφορες: κόστος n 2 Αρτηρίες κοινής χρήσης n Πολλές συσκευές µοιράζονται µια αρτηρία n Κάθε επικοινωνία γίνεται µεταξύ δύο συσκευών n ιαιτησία

17 Αρτηρίες Κοινής Χρήσης Κόστος Επεκτασιµότητα Ταχύτητα Ανοχή

18 Είδη Αρτηριών Επεξεργαστή Μνήµης (πχ FSB) n Πολύ γρήγορες, µικρού µέγιστου µήκους Συστήµατος ή Βάσης (πχ PCI) n Γρήγορες, µεσαίου µέγιστου µήκους Ε/Ε (πχ USB) n Αργές, µεγάλου µέγιστου µήκους

19 Παράδειγµα Συστήµατος Alpha 21066

20 Τι είναι λοιπόν µια Αρτηρία; Γραµµές διευθύνσεων/δεδοµένων n ξεχωριστές ή χρονικά πολυπλεγµένες Γραµµές ελέγχου n πρωτόκολλα επικοινωνίας Μηχανισµός διαιτησίας n προτεραιότητες, δικαιοσύνη Προσαρµογείς αρτηριών (ΠΑ) n σύνδεση αρτηριών

21 Σύγχρονες Αρτηρίες

22 Ασύγχρονες Αρτηρίες

23 Ρυθµός Μεταφοράς εδοµένων Βελτίωση ρυθµού µεταφοράς δεδοµένων: Αύξηση εύρους αρτηρίας ιακριτές γραµµές διευθύνσεων και δεδοµένων Μεταφορά πολλαπλών λέξεων δεδοµένωνσεκάθεπροσπέλαση ιαχωρισµένη προσπέλαση (αίτηση - αποτέλεσµα)

24 ιαιτησία µε Χρήση Αλυσίδας Προτεραιότητας

25 Κεντρική Παράλληλη ιαιτησία

26 Προτυποποιηµένες Αρτηρίες Χαρακτηριστικά PCI SCSI Είδος αρτηρίας συστήµατος Ε/Ε Εύρος αρτηρίας (βασικός αριθµός γραµµών) Πολύπλεξη γραµµών δεδοµένων/διευθύνσεων ναι ναι ιατησία κεντρική παράλληλη µε επιλογή Χρονισµός σύγχρονη MHz ασύγχρονη ή σύγχρονη 5-10MHz Μέγιστος ρυθµός MB/sec 5-40MB/sec µεταφοράς δεδοµένων Συνήθης µέγιστος ρυθµός µεταφοράς δεδοµένων 80MB/sec Μέγιστος αριθµός συσκευών 32/τµήµα 7-31 (εύρος-1) Μέγιστο µήκος αρτηρίας 0.5m 25m Στάνταρτ PCI ANSI X MB/sec (σύγχρονη) ή 1.5MB/sec (ασύγχρονη)