Ch3 总线、中断与I/O系统 3.1 输入输出系统概述 3.2 总线设计 3.3 中断系统 3.4 通道处理机 3.5 外围处理机

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1 Ch3 总线、中断与I/O系统 3.1 输入输出系统概述 3.2 总线设计 3.3 中断系统 3.4 通道处理机 3.5 外围处理机
Homework P98. ( 3 ), ( 4 )，( 6 )， ( 10 )，( 12 )。

2 教学目的 一个省由若干个城市组成，每个城市又包含了若干单位，它们如何互连呢？交通设计师规划着城市的公路网。
计算机（系统）是由多个部件组成的，这些部件又是由更小的子部件组成。它们如何互连 呢？ 年轻的计算机设计师们，开始您的设计吧。

3 3.1 输入输出系统概述 随着计算机层次结构和操作系统的发展，输入输出系统硬件的功能被定义为对应用程序员透明。
输入输出系统的功能只反映在高级语言或操作系统的界面上。 因此，计算机输入输出系统的系统结构设计主要考虑的是操作系统与输入输出系统之间的软硬件功能分配。

4 3.1 输入输出系统概述 输入输出系统硬件的功能包括：对指定的外设进行输入和输出操作，同时也完成相应的管理和控制。
其中机构性的功能由硬件完成，以指令的形式提供给用户使用。 而策略的功能则由软件实现，以操作系统的系统调用形式提供给用户使用。

5 输入输出技术的发展 程序控制输入输出 DMA I/O处理机 全软件控制 程序查询 中断驱动 通 道 ( Channel )
外围处理机 ( Peripheral Processor Unit, PPU )

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9 Ch3 总线、中断与I/O系统 3.2 总线设计 3.1 输入输出系统概述 3.3 中断系统 3.4 通道处理机 3.5 外围处理机
总线是计算机系统中的一组公共的信号传输线。 传输的信号类型： 数据信号 地址信号 控制信号 状态信号

10 3.2 总线设计 3.2.1 总线的类型 3.2.2 总线的控制方式 3.2.3 总线的通信技术 3.2.4 数据宽度与总线线数

11 3.2.1总线的类型 按传输方向分 单向总线 双向总线 半双向 全双向

12 3.2.1总线的类型 按其使用方法分类： 专用总线 非专用总线 优点：流量高，无争用，控制简单，系统可靠
缺点：利用率低，线数多，增加设备困难。 优点：线数少，利用率高，造价低，可扩充性好，可采用多重总线提高总线的带宽和可靠性 缺点：流量低，会出现总线争用，可靠性低。

13 2011年研究生统一考试选择题 20、在系统总线的数据线上，不可能传输的是（ ） A．指令 B．操作数 C．握手（应答）信号 D．中断类型号

14 单总线（系统总线） CPU M.M I/O接口 外部 设备1 设备2 … 设备n

15 主存总线 通道 I/O接口 设备n … 设备0 CPU 主存 I/O总线

16 三总线结构 主存总线 DMA总线 I/O总线 CPU 主存 设备1 设备n 高速外设 I/O接口 …

17 三总线结构的另一形式 局部总线 系统总线 扩展总线 局域网 CPU Cache 扩展总线接口 Modem 串行接口 SCSI
局部I/O控制器 主存

18 四总线结构 主存 系统总线 局部总线 高速总线 扩展总线 扩展总线接口 局域网 SCSI 多媒体 CPU 调制解调器 串行接口 FAX 图形
Cache/桥

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21 3.2 总线设计 3.2.2 总线的控制方式 3.2.1 总线的类型 3.2.3 总线的通信技术 3.2.4 数据宽度与总线线数
3.2 总线设计 3.2.1 总线的类型 3.2.2 总线的控制方式 3.2.3 总线的通信技术 3.2.4 数据宽度与总线线数 也称为“总线仲裁”

22 3.2.2总线的控制方式 总线使用权的两种控制方式 分布式控制 将总线控制逻辑分布在连接到总线上的各个设备中。 集中式控制
计算机网络中的局域网就采用分布式控制 总线控制逻辑集中在一个称为“总线控制器”的部件中

23 3.2.2总线的控制方式 集中式控制 串行链接/链式查询 定时查询/计数器定时查询 独立请求 (1)主要用于微型机和小型机
(2)和(3)主要用于巨、大、中型机

24 3.2.2总线的控制方式 总线使用权的两种控制方式 分布式控制 集中式控制 总线释放？

25 3.2 总线设计 3.2.3 总线的通信技术 3.2.1 总线的类型 3.2.2 总线的控制方式 3.2.4 数据宽度与总线线数
3.2 总线设计 通信双方如何协调各自的动作。 有同步和异步两种技术。 3.2.1 总线的类型 3.2.2 总线的控制方式 3.2.3 总线的通信技术 3.2.4 数据宽度与总线线数

26 3.2.3 总线的通信技术 同步通讯 通讯是以定宽、定距的系统时标进行同步的。 优点：信息传输速率高，受总线长度影响小
总线的通信技术 同步通讯 通讯是以定宽、定距的系统时标进行同步的。 优点：信息传输速率高，受总线长度影响小 缺点：因延迟或干扰可能引起误同步 存在问题的解决方案 对所有数据均能应答 正确的不应答，出错后，再发出错信号。 需要大缓存器，对未应答信息进行存储

27 异步通讯技术 异步控制的分类 单向控制 源控制 目的控制 双向控制

28 异步单向源控方式 优点：简单、高速 缺点： 不能保证数据接受的正确性 难以在不同速度的部件之间进行通讯 “数据准备线”抗干扰性要很强

29 异步单向目控式通信 优点：对接收到的数据可以进行正确性检验 缺点：速度很慢，与通信线的长度有关

30 单向控制的缺点： 不了解另一方的状态，数据传输可能会出错。 为此，需要引入具有“握手协议”性质的双向控制技术。

31 异步双向控制非互锁方式 优点：(1) 可以进行差错控制； (2) 不同速度的设备之间进行通信； 缺点：(1) 速度慢；
(2) 数据接受线可能一直保持高电平， 造成传输出错。

32 异步双向控制互锁方式 这种方式在目前I/O总线中应用最广泛！ 优点：(1) 能进行差错控制，保证传输的正确；
(2) 适于不同速度的设备之间通信； 缺点：控制部件复杂。

33 3.2 总线设计 3.2.4 数据宽度与总线线数 3.2.1 总线的类型 3.2.2 总线的控制方式 条条大路 3.2.3 总线的通信技术
3.2 总线设计 3.2.1 总线的类型 3.2.2 总线的控制方式 3.2.3 总线的通信技术 3.2.4 数据宽度与总线线数 条条大路 到底多宽敞？

34 3.2.4 数据宽度与总线线数 数据宽度（又称为 “总线数据宽度” ） I/O设备获得I/O总线使用权后所传送的数据总量
数据宽度与总线线数 数据宽度（又称为 “总线数据宽度” ） I/O设备获得I/O总线使用权后所传送的数据总量 数据宽度与数据通路宽度的区别 数据通路宽度指的是数据传送的物理宽度，即一个时钟周期所传送的信息量。它直接取决于数据总线的线数。

35 数据宽度与总线线数 数据宽度的种类 单字（或单字节） 定长块 可变长块 单字 + 定长块 单字 + 可变长块。

36 每次获得总线的使用权，只传送一个字。适用于慢速设备。
单字宽度 每次获得总线的使用权，只传送一个字。适用于慢速设备。 优点： 无须指明信息长度，总线控制逻辑能够高速的分配总线。 缺点： 传输速度慢，不能采用更合理的总线分配算法。

37 每次获得 I/O 总线的使用权，传送数据总量是一个定长块。适用于磁盘等高速设备。
定长块宽度 每次获得 I/O 总线的使用权，传送数据总量是一个定长块。适用于磁盘等高速设备。 优点 无须指明信息长度，简化控制和校验 缺点 1.信息块长于定长块时需多次申请、分配 2.信息块比定长块短时，会浪费总线带宽和缓冲器空间 3.较长时间束缚输入设备和输出设备。

38 可变长块 动态的改变传送信息块的大小、尽可能使设备只需获得一次I/O总线使用权，就能将要传送的信息传输完毕。 优 点：充分利用带宽，灵活性好
适合于中高速设备。 优 点：充分利用带宽，灵活性好 缺 点： （1）要求设备有较大的缓冲存储空间 （2）需指出传输的信息长度，并对其进行控制

39 单字 + 定长块 面向低速，但优先级较高的设备 信息少时，用单字宽度传输 信息多时，用定长块的方式传输 效率有所提高。

40 单字 + 可变长块 面向高速，且优先级较高的设备 当传送单字时，用单字宽度传输 当成块传送时，把数据宽度调整到信息块的大小
这是一种非常灵活但却复杂昂贵的总线分配方式。

41 数据宽度与总线线数 总线线数 总线的线数越多，传送速度和流量就越高，但是成本也随之升高，干扰增大，可靠性降低，占用更大的主板空间。 总线长度 总线越长，成本越高，干扰越大，波形畸变越严重，可靠性越低。 越是长的总线，总线线数越应该少

42 数据宽度与总线线数 减少总线线数的方法 信号组合 信号编码 并/串——串/并 转换 分时复用 …….

43 数据宽度与总线线数 总线的标准化 PCI ISA EISA VME Futurebus+ …….

44 2009年研究生统一考试选择题 假设某系统总线在一个总线周期内并行传送4字节信息，一个总线周期占用2个时钟周期，总线时钟频率为10MHz，则总线带宽是 B 。 A．10MB/s B．20MB/s C．40MB/s D．80MB/s 总线带宽 = 平均传送的字节数/时钟周期×总线时钟频率 =（4B/2时钟周期）×10MHz时钟周期/s

45 2010年研究生统一考试选择题 20、下列选项中的英文缩写均为总线标准的是（ ） PCI、CRT、USB、EISA
20、下列选项中的英文缩写均为总线标准的是（ ） PCI、CRT、USB、EISA   ISA、CPI、VESA、EISA ISA、SCSI、RAM、MIPS ISA、EISA、PCI、PCI-Express

46 3.2.4 数据宽度与总线线数 总线的流量设计 总线的设计流量当然是越大越好 当受到成本的限制时，
数据宽度与总线线数 总线的流量设计 总线的设计流量当然是越大越好 当受到成本的限制时， 可采用多组总线，进行合理的流量调配，以降低成本，还顺带提高了可靠性 限制外设数量以降低对总线的流量要求

47 Ch3 总线、中断与I/O系统 3.1 输入输出系统概述 3.2 总线设计 3.3 中断系统 3.4 通道处理机 3.5 外围处理机

48 3.3 中断系统 3.3.1 中断的分类与分级 3.3.2 中断响应顺序的动态调整 3.3.3 中断系统的软硬件功能分配

49 2010年研究生统一考试选择题 21、单级中断系统中，中断服务程序执行顺序是（ A ） I. 保护现场 II. 开中断 III. 关中断
IV. 保存断点 V. 中断事件处理   VI. 恢复现场   VII. 中断返回 A. I→V→VI→II→VII B. III→I→V→VII C. III→IV→V→VI→VII D. IV→I→V→VI→VII

50 3.3.1 中断的分类与分级 中断源：引起中断的各种事件 中断源举例 由外设引起的中断 处理机产生的中断 由存储器产生的中断
中断的分类与分级 中断源：引起中断的各种事件 中断源举例 由外设引起的中断 处理机产生的中断 由存储器产生的中断 由控制器产生的中断 程序调试中断 硬件故障中断 电源故障中断 ……

51 对中断源进行分类的必要性 中断源种类繁多，需要中断请求信号线和中断响应信号线太多，而且需要的中断处理程序太多。
形成中断处理程序的入口地址过于复杂。 事实上，很多中断性质相近，对它们的响应和处理可以共用一个中断处理程序。 因此，需要对中断源进行分类

52 中断分类举例（1） —IBM公司的中断源分类法
重新启动中断； 机器检验中断； 程序性中断； 访问管理程序中断； 外部事件中断； 输入输出中断。 机器Reset

53 中断分类举例（1） —IBM公司的中断源分类法
重新启动中断； 机器检验中断； 程序性中断； 访问管理程序中断； 外部事件中断； 输入输出中断。 电源中断, 运算器误动作, 通道硬件故障. 紧急的机器校验中断： 与主机运行有关 可抑制的机器校验中断 与外设有关

54 中断分类举例（1） —IBM公司的中断源分类法
重新启动中断； 机器检验中断； 程序性中断； 访问管理程序中断； 外部事件中断； 输入输出中断。 指令或数据格式错误，程序执行中出现的异常，等等

55 中断分类举例（1） —IBM公司的中断源分类法
重新启动中断； 机器检验中断； 程序性中断； 访问管理程序中断； 外部事件中断； 输入输出中断。 访管指令引发的中断

56 中断分类举例（1） —IBM公司的中断源分类法
重新启动中断； 机器检验中断； 程序性中断； 访问管理程序中断； 外部事件中断； 输入输出中断。 来自处理机外部，例如：定时器中断，与其它处理机或系统联系的外来信号中断，中断键中断

57 中断分类举例（1） —IBM公司的中断源分类法
重新启动中断； 机器检验中断； 程序性中断； 访问管理程序中断； 外部事件中断； 输入输出中断。 管理外设和通道的I/O操作

58 中断分类举例（2） IBM370规定： 不可屏蔽中断：要求立即响应的中断。如：电源掉电、机器硬件故障等。 可屏蔽中断：可以暂缓响应的中断
屏蔽的方法：设置中断屏蔽字，屏蔽中断源的中断请求； IBM370规定： 当前执行指令引发的中断为不可屏蔽中断 与当前进程无关的中断为可屏蔽中断

59 中断分类举例（3） 中断 ( Interrupt )： 可以在指令执行结束后响应的中断 异常 ( Exception )：
在指令执行过程中必须响应的中断

60 三类特殊的异常中断: 自陷 ( Trap ) ：发生在指令的末尾，处理后继续执行下一条指令； 故障 ( Fault )：处理后仍回到故障指令重新执行； 失败 ( Abort )：需人工强制干预或系统重新复位。

61 2009年研究生统一考试选择题 下列选项中，能引起外部中断的事件是 。 A．键盘输入 B．除数为0 C．浮点运算下溢 D．访存缺页

62 中断的优先级 中断分级的必要性 当多个中断源提出中断请求时，先来先服务的调度策略并不总是适用。 决定中断优先级的主要决定因素
中断源的急迫性； 设备的工作速度； 数据恢复的难易程度； 要求处理机提供的服务量；

63 中断优先级的划分示例 机器检验出错中断； 程序性错误和调用管理程序 外部事件中断 输入输出中断 重新启动

64 机器中断级举例1 IBM S / 370 中断优先级次序 紧急的机器校验中断 管理程序调用和程序性错误中断 可抑制的机器校验中断 外部中断
输入/输出中断 重新启动中断

65 DEC机器中断优先级安排 总线错误； 主存刷新中断； 指令错误中断； 程序跟踪中断； 电源掉电中断； 在线停机中断 在线事件中断
外围设备中断； 用户程序中断

66 中断优先级划分的特例： 设置第0级中断 0级中断 机器发生严重故障，不能继续正常工作，而自身又无法排除。需要有操作员或它机干预。
中断优先级划分的特例： 设置第0级中断 0级中断 机器发生严重故障，不能继续正常工作，而自身又无法排除。需要有操作员或它机干预。 不是真正的中断级，不参加中断级排队，中断后无法自行恢复。

67 3.3 中断系统 3.3.1 中断的分类与分级 3.3.2 中断响应顺序的动态调整 3.3.3 中断系统的软硬件功能分配

68 按照中断优先级响应中断请求的例子

69 中断判优和中断响应是由硬件完成的 当中断优先级确定后，中断响应的顺序也就随之确定了。
若想临时调整中断服务顺序，那么可行的方案就是——引入“可变的中断屏蔽字” 在固定的中断响应顺序下，改变中断的处理顺序

70 中 断 屏 蔽 中断响应的次序由中断响应排队器决定
中断屏蔽字：CPU响应了某个中断后，该中断可以决定是否屏蔽掉某级中断的请求信号，使其不能进入排队器排队 利用中断屏蔽字改变中断处理次序

71 中断处理顺序就是中断响应顺序 时的中断屏蔽字
设“0”代表屏蔽，“1”表示开放 中断处理程序级别 中断级屏蔽位 1 级 2 级 3 级 4 级 第 1 级 第 2 级 第 3 级 第 4 级 1

72 2011年研究生统一考试选择题 21、若机器共有5级中断L4~L0，中断屏蔽字为M4M3M2M1M0，Mi=1（0≤i≤4）表示对Li级中断进行屏蔽。若中断响应优先级由高到低的顺序为L0→L1→L2→L3→L4，且要求中断处理优先级由高到低的顺序为L4→L0→L2→L1→L3。则L1的中断处理程序中设置的中断屏蔽字是（D） A B C D

73 中断屏蔽字未调整时 中断处理顺序为：1→2→3→4的例子

74 调整中断屏蔽字 问题1：中断响应顺序是否就是中断服务顺序呢？ 问题2：中断屏蔽字改变的是中断响应顺序吗？ 中断处理程序级别 中断级屏蔽位
1 级 2 级 3 级 4 级 第 1 级 第 2 级 第 3 级 第 4 级 1 调整中断屏蔽字 问题1：中断响应顺序是否就是中断服务顺序呢？ 问题2：中断屏蔽字改变的是中断响应顺序吗？

75 3.3.2 中断系统的软硬件功能分配 软硬件功能分配主要考虑的因素
中断响应时间：从中断源发出中断服务请求到处理机响应这个中断源的中断服务请求，并开始执行这个中断源的中断服务程序所用的这段时间。 灵活性：硬件实现，速度快、但灵活性差；软件正好相反。

76 影响中断响应时间的主要因素 最长指令执行时间 查询中断请求和中断优先级判别的时间；
从第一次“关CPU中断”到第一次“开CPU中断”所经历的时间； 找到相关中断源的中断服务程序入口地址的时间。

77 查找中断源和中断服务程序的入口地址 软件查询 硬件编码 中断程序状态字 快，硬件成本高

78 中断现场的保存与恢复（1） 软件状态 硬件状态 软件的各种状态及标志，适合由中断处理程序处理并保存。 PC、条件码、标志寄存器、通用寄存器等
可将硬件状态中的PC、条件码、标志寄存器等定义为“程序状态字 PSW ” 。 由中断响应硬件负责程序状态字的交换（即中断隐指令）。

79 硬件状态中的通用寄存器的信息量通常是很大的。例如，IBM370程序状态字64位，CRAY-1程序状态字3900位。
中断现场的保存与恢复（2） 硬件状态中的通用寄存器的信息量通常是很大的。例如，IBM370程序状态字64位，CRAY-1程序状态字3900位。 因此，为了减少保存工作量，通用寄存器的内容由中断处理程序来按需保存； 若保存内容较多，还可以使用通用寄存器组与主存/堆栈之间的“成组传送指令”。

80 中断现场的保存与恢复（3） 在成本允许的情况下，最好采用“重叠寄存器窗口技术”，设置多套通用寄存器。
例如 Sparc 处理器，内有8套通用寄存器；

81 Ch3 总线、中断与I/O系统 3.1 输入输出系统概述 3.2 总线设计 3.3 中断系统 3.4 通道处理机 3.5 外围处理机

82 3.4 通道处理机 3.4.1 通道的工作原理 3.4.2 通道的种类 3.4.3 通道的流量分析

83 程序控制、中断、DMA管理I/O存在的问题
3.4.1 通道的工作原理 程序控制、中断、DMA管理I/O存在的问题 大部分的输入输出工作由CPU承担，使得CPU不能专心于用户程序的计算； 大型计算机系统中的外围设备台数虽多，但并不总是同时工作，所以为每一台设备配置一个接口必然是一种浪费。

84 通道处理机的作用 作为小型DMA专用处理机 使得用户不再直接安排输入输出 完成大部分的输入输出工作 执行有限的输入输出指令
被多台外围设备共享的。

85 通道处理机的功能 接受CPU发来的输入输出指令，根据命令要求选择一台指定的外设与通道相连接
给出外设的相关地址 给出主存缓冲区的地址 控制外设与主存缓冲区之间数据交换的个数 指定传送工作结束时要进行的操作 检查外设的工作状态，是正常还是故障 在数据传送过程中完成必要的格式转换

86 通道的硬件组成 寄存器部分： 数据缓冲寄存器、主存地址计数器等 控制器部分 分时控制、数据传送、数据装配等

87 通 道 的 工 作 过 程 OC 交换长度 设备号 入口 访管 启动I/O 编制通 道程序 用户程序 管理程序 通道程序 启动 断开通道指令
主存起始地址 OC 交换长度 设备号 入口 访管 用户程序 广义指令和参数 启动I/O 置通道地址字 编制通 道程序 管理程序 通道程序 断开通道指令 中断处理程序 启动 返回 I/O中断请求 I/O中断响应 I/O中断返回

88 用户程序中使用访管指令进入管理程序，由管理程序组织一个通道程序，并启动通道来执行这个“通道程序”
通道的工作过程（1） 用户程序中使用访管指令进入管理程序，由管理程序组织一个通道程序，并启动通道来执行这个“通道程序” 用户程序通过广义指令进入操作系统，调用操作系统的管理程序来编制“通道程序”； 广义指令：由访管指令和若干I/O参数构成，访管指令的地址码是要调用的管理程序的入口地址。 管理程序执行的最后一条指令是“启动I/O”，该指令的微操作见图3.11。

89 通道的工作过程（2） 通道被启动后，通道处理机开始执行操作系统为它组织的通道程序，完成指定的数据输入输出工作。 注 意：
注 意： 在这一阶段，通道处理机执行通道程序与CPU执行用户程序是并行的。 实现了计算与I/O的重叠。

90 通道的工作过程（3） 通道程序的最后一条指令是“无链接通道指令”，执行到该指令意味着通道传送结束。
该指令使通道向CPU发出中断请求信号。CPU响应该中断请求后，再一次进入管态，调用管理程序对I/O操作进行后处理，如登记、计费等。

91 通道工作过程示意图

92 3.4 通道处理机 3.4.1 通道的工作原理 3.4.2 通道的种类 3.4.3 通道的流量分析

93 3.4.2 通道的种类 字节多路通道 选择通道 数组多路通道 数据宽度为单字节 数据宽度为可变长块 数据宽度为定长块

94 字 节 多 路 通 道 字节交叉方式（Byte-interleave mode）：连接在通道上的各个设备轮流占用一个时间片（通常 < 100微秒）来传输一个字节。即不同的设备在它所分得的时间片内与通道在逻辑上建立不同的数据宽度为单字节的连接。 IBM370一个字节型多路通道可以支持多达256个子通道 字节多路通道的结构：由多个子通道构成，相互之间并行操作，以字节宽度分时进入通道。 适用于字符类低速设备，如：光电机。

95 字 节 多 路 通 道 的 组 成 子通道1 字节缓冲 状态/控制 固定地址 子通道2 子通道3 数据缓冲 通道控制 至主存储器

96 选 择 通 道 在数据传送期内只进行一次设备选择，被选中的设备独占通道，将其欲传送的信息一次全部传送完毕。 适用于优先级高的高速外围设备；
选 择 通 道 在数据传送期内只进行一次设备选择，被选中的设备独占通道，将其欲传送的信息一次全部传送完毕。 适用于优先级高的高速外围设备； 选择通道的组成见下图：

97 选 择 通 道 的 组 成 状态/控制 主存地址 字节计数 设备地址 通道控制部分 数据缓冲 数据格式 变换 至主存储器 至设备控制器

98 数 组 多 路 通 道 多个设备分时共享一个多路通道。 设备一旦被选中，传输一个定长的数据块。 这种工作方式被称为“成组交叉方式”。
数 组 多 路 通 道 多个设备分时共享一个多路通道。 设备一旦被选中，传输一个定长的数据块。 这种工作方式被称为“成组交叉方式”。 “成组交叉方式”可以使设备的准备操作与传输操作重叠，具有很高的数据传输速率和设备利用率。 数组多路通道的硬件成本最高。 适用于多台磁盘组成的高速设备。

99 IBM S/370的通道系统

100 3.4 通道处理机 3.4.1 通道的工作原理 3.4.2 通道的种类 3.4.3 通道的流量分析

101 3. 4. 3 通道的流量分析 通道流量指的是在数据传送期内，单位时间内通道传送的字节数，以（字节/秒）为单位。
通道的流量分析 通道流量指的是在数据传送期内，单位时间内通道传送的字节数，以（字节/秒）为单位。 通道流量的最大值被称为通道极限流量。 通道极限流量的大小取决于： 通道的工作方式。 数据传送期内，选择一次设备所需的时间Ts。 传送一个字节所用的时间TD。

102 3. 4. 3 通道的流量分析 分析中要用到的参数 Ts：设备选择时间，通道响应数据传送请求开始到通道实际传送数据所需要的时间
通道的流量分析 分析中要用到的参数 Ts：设备选择时间，通道响应数据传送请求开始到通道实际传送数据所需要的时间 TD：传送一个字节所用的时间 P：一个通道上连接的有效设备台数 n：每一个设备传送的字节数，设n为常量 Dij：通道上的第i个设备传送的第j个数据 T：通道完成全部数据传送的时间

103 字 节 通 道

104 选 择 通 道

105 数 组 多 路 通 道

106 通道极限流量 fMAX 的求取 对于字节通道：

107 对于选择通道：

108 对于数组多路通道：

109 通道实际流量的计算 通道的实际流量的定义 对于字节多路通道，通道实际流量是指连接在该通道上的所有设备的数据传输率之和。

110 对于选择通道或数组通道，通道实际流量是指连接在该通道上的所有设备中流量最大的那一个。

111 通道正常工作必须满足的条件

112 若系统有m1个字节通道， m1 +1到m2个数组通道， m2 +1到m个选择通道，则其极限流量为：
注意：在实际设计中，最大通道流量应留有一定的余量，否则若所有设备的数据传送请求集中出现时，有可能丢失数据。

113 通道流量分析举例 例1：设有一字节多路通道，它有三个子通道：0号、1号高速印字机各占一个子通道；0号打印机、1号打印机、0号光电输入机共用一个子通道。设高速印字机每隔25µs发一个请求，低速打印机每隔150µs发一个请求，光电输入机每隔800µs发一个请求。求这五台设备要求的通道流量？

114 通道流量分析举例2 一个字节多路通道连接D1、D2、D3、D4、D5五台设备，它们分别每隔10µs、30µs、30µs、50µs、75µs向通道发一次数据传送请求。 计算字节多路通道的实际流量和工作周期。 设最大流量正好等于通道实际流量，速度高的设备被响应的优先级也高，5台设备在 0 时刻同时向通道发出传送数据的请求，以后按照各自的数据传输率连续工作，画出通道分时为各台设备服务的时间关系图。

115 字节多路通道的实际流量和工作周期

116 3.4.3 通道的流量分析 设备 D5 的第 1 次请求没有得到响应

117 如何解决设备不能被及时响应的问题 增加通道的最大流量，保证所有设备的数据传输请求能够及时得到通道的响应；
动态改变设备的优先级，例如，临时提高设备 D5 的优先级； 增加一定数量的数据缓冲器，特别是对优先级比较低的设备。

118 Ch3 总线、中断与I/O系统 3.1 输入输出系统概述 3.2 总线设计 3.3 中断系统 3.4 通道处理机 3.5 外围处理机

119 3.5 外围处理机 外围处理机，通常就是一台常规的通用计算机。 它的任务是：为一个超级CPU（如向量处理器、阵列处理器）执行I/O工作。

120 本章重点内容 总线类型 总线的数据宽度。 中断的分类与分级 中断响应顺序的动态调整。 通道的原理与类型 通道流量分析。

121 Question & Comment