体系结构要点知识系列四：总线、中断、输入输出系统

1、总线

总线控制机构基本集中在一起，不论是在连接到总线的一个部件中，还是在单独的硬件中，都称为集中式控制，而总线控制逻辑分散在连接总线的各个部件时就称为分布式总线控制。

总线查询优先次序的确定方式有：串行链接、定时查询、独立请求。

串行链接的缺点：对总线可用线及有关电路的失效敏感。

定时查询的优点：因为计数器初值、部件号都可由程序指定，优先次序可用程序控制，灵活性强；缺点是控制线数目较多，需2+『log₂N』根，其中N为部件数目。

集中式独立请求方式：共享总线的每个部件各自都有一对“总线请求”和“总线准许”线。其缺点是：为控制N个设备必须有2N+1根控制线。

2、中断

中断可分为内部中断、外部中断、软件中断三种。中断系统的软硬件功能分配实质是中断处理程序软件和中断响应硬件的功能分配。从发出中断请求到进入中断处理程序的中断响应时间是中断系统的重要性能指标，它主要取决于交换PSW的时间。

IBM370系统将中断分为：机器校验、管理程序调用、程序性、外部、输入输出、重新启动六类。IBM370中断响应的优先次序为：紧急的机器校验、管理程序调用和程序性、可抑制的机器校验、外部输入输出、重新启动。

3、输入输出系统

输入输出系统的发展经历三个阶段，对应三种方式：程序控制I/O、直接存储器访问DMA、I/O处理机方式。其组成包括：输入输出设备、设备控制器、与输入输出操作有关的软硬件。

对于I/O处理机方式又可有通道方式和外围处理机方式：1、通道通过执行通道程序来控制输入输出，它与CPU可以并行工作；通道程序又是存在主存中，通道内部只有小容量存储器用于缓冲数据(通道并不是独立的处理机，只是可以被看做处理机)。2、外围处理机则是一种独立性、通用性和功能都较强的处理机。

4、通道处理机

根据通道数据传送期中信息传送方式的不同分为：字节多路通道(打印机)、选择通道(优先级高的磁盘独占通道，在数据传送期间只选择一次设备)、数组多路通道(成组交叉方式)。

通道流量是通道在数据传送期内单位时间内传送的字节数。它能达到的最大流量成为通道极限流量f_max。f_max与数据传送期内选择一次设备的时间T_S和传送一个字节的时间T_D的长短有关。