1、 虛擬存儲器中經常使用虛擬存儲器中經常使用兩種基本管理技術：兩種基本管理技術： 段式存儲管理，段式存儲管理， 頁式存儲管理。頁式存儲管理。核心問題都在于處理核心問題都在于處理數據的存放與調度。數據的存放與調度。段表內容及其管理段表內容及其管理段號段號 段內地址段內地址+邏輯地址邏輯地址段始地址段始地址 段長段長 裝入位裝入位段段表表主存實際地址主存實際地址段表基地址段表基地址頁表內容和頁式管理頁表內容和頁式管理-+（在內存中）控制位（在內存中）控制位 有效位有效位虛虛 頁號頁號 實實 頁號頁號慢表慢表虛地址虛地址實地址實地址 (讀寫內存用讀寫內存用)快表快表(專設硬件專設硬件)比較比較(按內容

2、選按內容選)按地址讀按地址讀實頁號實頁號虛頁號虛頁號 頁內地址頁內地址實頁號實頁號 頁內地址頁內地址頁表基地址頁表基地址 五五. . 外存設備外存設備 磁表面存儲設備磁表面存儲設備 存儲原理與組成存儲原理與組成 （磁盤、磁帶設備（磁盤、磁帶設備) ) 光盤設備的光盤設備的 存儲原理與組成存儲原理與組成 磁盤陣列與容錯技術磁盤陣列與容錯技術 常用磁記錄方式波形圖常用磁記錄方式波形圖NRZNRZ1PMFMMFM位信息位信息 1 0 1 1 1 0 0 0 1位周期位周期 硬硬 磁磁 盤盤 設設 備備磁頭磁頭磁磁盤盤組組主軸主軸通風機通風機取數臂取數臂定位驅動器定位驅動器速度速度傳感器傳感器小車小車

3、主電機主電機傳動皮帶傳動皮帶濾塵器濾塵器密封罩密封罩硬磁盤驅動器結構示意圖硬磁盤驅動器結構示意圖 磁磁 帶帶 機機 設設 備備。磁帶磁帶抽風口抽風口真空積帶箱真空積帶箱小孔小孔增壓風口供增壓風口供收帶盤收帶盤放帶盤放帶盤導輪導輪左主動輪左主動輪右主動輪右主動輪讀寫磁頭讀寫磁頭剎塊剎塊剎帶柱剎帶柱壓輪壓輪雙壓輪真空積帶箱式磁帶機雙壓輪真空積帶箱式磁帶機90%調制器調制器 寫一次型光盤光學系統示意圖寫一次型光盤光學系統示意圖He-Ne光盤光盤聚焦系統，物鏡聚焦系統，物鏡旋轉臺旋轉臺徑向跟蹤反射鏡徑向跟蹤反射鏡激光器激光器光束分離器光束分離器讀出信號讀出信號光束分離器光束分離器調制信號調制信號10%

4、寫光束寫光束低價磁盤的冗余陣列低價磁盤的冗余陣列(RAID)Redundant Arrays of Inexpensive Disks用用 N 個低價磁盤構成一個統一管理的陣列，個低價磁盤構成一個統一管理的陣列，取代特貴單一磁盤是一個好的方案，它可以：取代特貴單一磁盤是一個好的方案，它可以：有有 1/N 的訪問時間的訪問時間有有 N個磁盤的容量個磁盤的容量有更高的性能價格比有更高的性能價格比對陣列盤采用冗余技術提高信息的可靠性對陣列盤采用冗余技術提高信息的可靠性 RAID0：data Striping RAID1: Drive MirroringRAID4: Data Guarding RAI

5、D5: Distributed data Guarding 第五章內容概要第五章內容概要直控直控 中斷中斷 DMADMA， 總線總線 接口接口 與設備與設備主總主總 局部局部 慢擴展，周期慢擴展，周期 方式方式 等待催等待催識別識別 緩沖緩沖 和狀態，控制和狀態，控制 中斷中斷 等相隨等相隨一般組成一般組成 和和 原理，顯示原理，顯示 鍵盤鍵盤 打印機打印機第第 五五 章章輸入輸入 / / 輸出系統輸出系統 和和 輸入輸入 / / 輸出設備輸出設備 1. 1. 輸入輸入 / / 輸出設備概述輸出設備概述 2. 2. 常用常用 輸入設備組成與運行原理輸入設備組成與運行原理 : : 終端終端 鍵盤

6、鍵盤 鼠標鼠標 3. 3. 常用常用 輸出設備組成與運行原理輸出設備組成與運行原理 : : 終端終端 顯示器顯示器 打印機（針式打印機（針式 噴墨式噴墨式 激光）激光） 4. 4. 輸入輸入 / / 輸出系統概述輸出系統概述 5. 5. 計算機的總線：總線構成計算機的總線：總線構成 總線周期總線周期 運行方式運行方式 等待狀態等待狀態 6. 6. 接口電路：接口電路的功能、接口電路：接口電路的功能、 一般組成，串行口實例一般組成，串行口實例 7. 7. 常用的輸入常用的輸入/ /輸出方式輸出方式 8. 8. 中斷中斷 和和 DMA DMA的的 處理過程處理過程 輸入輸入/ /輸出子系統輸出子系

7、統總線：總線： 連接計算機各功能部件的連接計算機各功能部件的 邏輯電路和連線，包括管理邏輯電路和連線，包括管理 信息傳輸規則的電路被稱為信息傳輸規則的電路被稱為 總線。總線。幾個概念及術語幾個概念及術語三種總線：三種總線： 數據總線：傳輸數據，速度與位數數據總線：傳輸數據，速度與位數 地址總線：傳輸地址，位數地址總線：傳輸地址，位數 控制總線：指明總線周期的類型和控制總線：指明總線周期的類型和 一次入一次入/ /出操作完成的時刻等信息出操作完成的時刻等信息幾個概念及術語幾個概念及術語 總線周期的類型總線周期的類型: : 內存讀內存讀 內存寫內存寫 外設讀外設讀 外設寫外設寫 中斷中斷 和和 D

8、MADMA幾個概念及術語幾個概念及術語 總線周期：總線周期：正正 常常 總總 線線 周周 期：期： 一次地址時間和一次地址時間和 一次數據時間一次數據時間 BURSTBURST總線周期：總線周期：一次地址時間和多次數據時間一次地址時間和多次數據時間 總線的等待狀態：總線的等待狀態： 增加的數據時間被稱增加的數據時間被稱為總線的等待狀態。為總線的等待狀態。 影響系統的運行效率。影響系統的運行效率。單總線和多總線結構單總線和多總線結構早期的計算機，如早期的計算機，如 DEC 公司的公司的 PDP-11 只使用一組總線，包括數據總線，只使用一組總線，包括數據總線，地址總線，控制總線。地址總線，控制總

9、線。其優點是結構簡單，成本低廉，其優點是結構簡單，成本低廉， 缺點是運行效率低。缺點是運行效率低。CPU主存主存輸入輸入設備設備輸出輸出設備設備總線總線多多( 2 或或 3 )總線結構總線結構當前計算機通常采用多總線結構當前計算機通常采用多總線結構CPU主存主存擴展總線擴展總線控制線路控制線路I/O設備設備1I/O設備設備2處理機總線處理機總線32MHz4B8BISA / EISA8.33MHz 1 , 2 , 4 B 二總線結構二總線結構 . . . . .多多( 2 或或 3 )總線結構總線結構-CPU主存主存PCI橋橋I/O設備設備1I/O設備設備2處理機總線處理機總線66MHz4B8B

10、ISA / EISA8.33MHz 1 , 2 , 4 B 三總線結構三總線結構 . . . . .PCI BUS 33MHz 4B擴展總線擴展總線控制線路控制線路I/O設備設備3I/O設備設備4接快速設備接快速設備接慢速設備接慢速設備通用可編程接口電路通用可編程接口電路通通 用用 : : 能有多種用法與入能有多種用法與入/ /出功能出功能可編程可編程: : 能通過指令指定接口的功能能通過指令指定接口的功能 和運行控制參數等和運行控制參數等通用可編程接口電路通用可編程接口電路接口內的組成部分接口內的組成部分: :設備識別線路設備識別線路 數據緩沖寄存器（輸入數據緩沖寄存器（輸入/ /輸出）輸出

11、）控制寄存器控制寄存器 狀態寄存器狀態寄存器通用可編程接口電路通用可編程接口電路中斷電路中斷電路 ( (中斷觸發器中斷觸發器, ,中斷中斷屏蔽觸發器屏蔽觸發器 等等) )電平轉換及串行電平轉換及串行/ /并并行轉換電路等行轉換電路等常用的輸入常用的輸入/ /輸出方式輸出方式程序直接控制方式程序直接控制方式( (狀態循環狀態循環查詢查詢) )簡單，簡單，CPUCPU效率低，效率低，CPUCPU、外、外設串行設串行程序中斷傳送方式程序中斷傳送方式CPUCPU利用效率略高，利用效率略高，CPUCPU、外、外設并行設并行常用的輸入常用的輸入/ /輸出方式輸出方式直接內存訪問方式直接內存訪問方式 (DM

12、A)(DMA)外設直接訪問內存，外設直接訪問內存， CPUCPU利利用率更高用率更高I / O I / O 通道控制方式通道控制方式外圍處理機方式外圍處理機方式有關中斷的概念與術語有關中斷的概念與術語中斷源及分類中斷源及分類: : 內內/ /外中斷外中斷 軟件中斷軟件中斷中斷優先級中斷優先級 中斷請求中斷請求 中斷響應中斷響應禁止禁止( (開開/ /關關) )中斷中斷 中斷屏蔽中斷屏蔽 中斷嵌套中斷嵌套有關中斷的概念與術語有關中斷的概念與術語 中段處理過程中段處理過程:關中斷關中斷 保存斷點和現場保存斷點和現場判中斷源并轉入中斷服務程序判中斷源并轉入中斷服務程序 開中斷開中斷 執行中斷服務程序

13、執行中斷服務程序關中斷關中斷 恢復現場和斷點恢復現場和斷點開中斷開中斷 返回斷點返回斷點DMA 的概念與處理的概念與處理DMA DMA 是在高速外設和是在高速外設和 主存儲器之間自動成批主存儲器之間自動成批 傳送信息、以盡量減少傳送信息、以盡量減少 CPU CPU 干預的入干預的入/ /出方式出方式. . DMA DMA 卡上應包括卡上應包括 通用接口卡的全部組成部分通用接口卡的全部組成部分, , 并多出如下內容并多出如下內容: : 主存地址寄存器，傳送字數計數器主存地址寄存器，傳送字數計數器 DMA DMA 控制邏輯控制邏輯 : DMA : DMA 請求請求 DMADMA響應響應 DMADMA工作方式工作方式 DMADMA優先級及排隊邏輯優先級及排隊邏輯 等等一次完整的一次完整的 DMA DMA 傳送過程傳送過程 DMA DMA 預處理預處理CPU CPU 向向 DMA DMA 送命令送命令, ,如如 DMA DMA 方式，方式，主存地址，傳送的字數等，主存地址，傳送的字數等， 之后之后 CPU CPU 執行原來的程序執行原來的程序DMA DMA