Ako založila komunikácia medzi CPU a IOP?

Komunikácia medzi CPU (centrálna spracovateľská jednotka) a zariadením I/O (vstup/výstup) je zložitý proces zahŕňajúci niekoľko vrstiev a mechanizmov. Tu je zrútenie kľúčových komponentov a ich úloh:

1. Mapovanie pamäte:

* MAMPAPMAPIDA I/O: Toto je bežný prístup, v ktorom sú I/O zariadeniami priradené špecifické adresy pamäte v rámci adresného priestoru systému. CPU má prístup k týmto adresám, akoby išlo o bežné miesta pamäte.

* I/O porty: Ďalší prístup využíva na komunikáciu vyhradené I/O porty. Tieto porty majú jedinečné adresy oddelené od hlavného pamätného priestoru.

2. Hardvérové ​​komponenty:

* Ovládač pamäte: Ovládač pamäte pôsobí ako most medzi CPU a hlavnou pamäťou. Zaoberá sa požiadavkami na pamäť, vykonáva preklad adresy a reguluje tok údajov.

* I/O Controller: Každé I/O zariadenie má vyhradený I/O radič, ktorý riadi komunikáciu so zariadením. Vykladá príkazy z CPU, riadi zariadenie a odosiela údaje späť do CPU.

3. Komunikačné mechanizmy:

* dma (priamy prístup k pamäti): Táto technika umožňuje I/O zariadeniam prenášať údaje priamo do alebo z pamäte bez zapojenia CPU. I/O ovládač preberá prenos údajov a uvoľňuje procesor na spracovanie ďalších úloh.

* prerušuje: I/O zariadenia môžu generovať prerušenia, ktoré signalizujú CPU o udalostiach, ako sú dokončenie údajov, chyby alebo žiadosti o pozornosť. CPU reaguje na prerušenie prepnutím na konkrétnu rutinu prerušenia.

* Registruje I/O mapované pamäť: I/O zariadenia majú často špeciálne registre v rámci svojho priestoru mapovaného pamäti. Tieto registre umožňujú CPU ovládať funkcie zariadenia, prečítať jeho stav a prenášať údaje.

4. Proces prenosu údajov:

1. CPU požiadavka: CPU odosiela príkazy alebo požiadavky do ovládača I/O prostredníctvom I/O adresy mapovaných pamäte alebo I/O porty.

2. Ovládač interpretuje žiadosť CPU a podnikne potrebné kroky. To by mohlo zahŕňať odosielanie údajov do zariadenia, prijímanie údajov zo zariadenia alebo zmenu konfigurácie zariadenia.

3. Interakcia zariadenia: I/O radič interaguje so zariadením, odosielajú údaje alebo pokyny, prijíma údaje alebo riadi prevádzku zariadenia.

4. prenos údajov: Dáta sa prenášajú medzi zariadenie a pamäť prostredníctvom DMA alebo priamo do CPU.

5. I/O radič môže po dokončení operácie odoslať prerušenie CPU, dochádza k chybe alebo keď zariadenie potrebuje pozornosť.

6. CPU Odpoveď: CPU rieši prerušenie, vykonáva potrebné operácie a pokračuje v pravidelnom vykonávaní.

Príklad scenárov:

* Čítanie údajov z pevného disku: CPU odošle príkaz na čítanie do ovládača pevného disku. Ovládač iniciuje operáciu čítania, prenáša údaje priamo do pamäte prostredníctvom DMA a po dokončení čítania odošle prerušenie CPU.

* Tlač dokumentu: CPU odošle príkaz na tlač do radiča tlačiarne. Radič berie údaje, ktoré sa majú vytlačiť z pamäte, odošle ich do tlačiarne a po dokončení procesu tlače vygeneruje prerušenie.

Na záver:

Komunikácia medzi zariadeniami CPU a I/O je sofistikovaný proces zahŕňajúci hardvér, softvér a špecifické mechanizmy. Metódy ako DMA, prerušenia a I/O mapované pamäťou umožňujú efektívny prenos údajov a umožňujú CPU spravovať súčasne viac I/O zariadení a zároveň minimalizovať svoje vlastné zapojenie do procesu prenosu údajov.

• Predchádzajúca strana: Dokážete ukladať údaje do CPU po dlhú dobu? 
• Ďalšia strana: Aký je termín, ktorý popisuje metodiku, pomocou ktorej CPU začne prevádzkovať novú inštrukciu skôr, ako skončí s aktuálnou inštrukciou?