通道处理机ppt课件

计算机系统结构,第六章输入输出系统,输入输出系统概述,输入/输出系统是计算机系统中最具多样性和复杂性的部分。输入/输出系统的复杂性一般隐藏在操作系统之中。输入/输出系统的特点集中反映在异步性、实时性和与设备无关性上。,输入输出系统概述,异步性数据缓冲数据传输匹配实时性处理机必须实时地按照不同设备所要求的传送方式和传送速率为输入/输出设备服务与设备无关性为了能够适应各种外设的要求，需要制定统一的独立于具体设备的接口标准，包括物理接口和软件接口，使得应用程序可以依据这一接口访问或支持各种I/O设备。,基本的输入/输出方式,程序直接控制的输入/输出方式中断方式DMA方式,总线,专用总线和非专用总线,总线,基于PCI总线的I/O系统基于通道总线的I/O系统结构,总线,同步通信和异步通信总线的连接方式,通道处理机,通道处理机是一个独立于CPU的专门I/O控制的处理机，控制设备与内存直接进行数据交换。有自己的通道命令，可由CPU执行相应指令来启动通道，并在操作结束时向CPU发出中断信号。,通道处理机,三种基本输入/输出方式存在的问题通道的主要功能,通道处理机,通道的工作过程,通道处理机,通道的种类字节多路通道选择通道数组多路通道,通道处理机,通道中的数据传送过程字节多路通道TS：设备选择时间。TD：传送一个字节的时间。Ti：第i个数据的传输，i=1，2，n。总共所需要的时间：TBYTE=（TS+TD）Pn,通道处理机,选择通道连接P台设备，每台设备都传送n个字节：TS：设备选择时间。TD：通道传送传送一个字节的时间。总共所需要的时间：,通道处理机,数组多路通道连接P台设备，每台设备都传送n个字节：TS：设备选择时间。k：一个数据块中的字节个数。TD：通道传送传送一个字节的时间。K:数据库的大小。Ti：通道传送第i次数据块所用的时间，其中i=1，2，n/k。总共所需要的时间：TBLOCK=,通道处理机,通道流量分析,通道处理机,为了保证通道能够正常工作，不丢失数据，各种通道的实际流量应该不大于通道的最大流量，即满足下列不等式关系：,外围处理机,输入/输出处理机是能够独立承担输入/输出工作的处理机。输入/输出处理机又称为外围处理机、I/O处理机、IOP、PPU,外围处理机,输入/输出处理机的作用,外围处理机,输入/输出处理机的种类共享主存储器的输入/输出处理机和不共享主存储器的输入/输出处理机合用同一个运算部件和指令控制部件的输入/输出处理机和独立运算部件和指令控制部件的输入/输出处理机,外围处理机,输入/输出处理机的组织形式多个输入/输出处理机从功能分工以输入/输出处理机作为主处理机采用与主处理机相同型号的处理机作为输入/输出处理机采用廉价的微处理机来专门承担输入/输出任务,外围处理机,输入输出处理机实例,I/O性能评测,I/O系统的可靠性、可用性和可信性反映外设可靠性能的参数有：可靠性（reliability）、可用性（availability）和可信性（dependability）。系统的可靠性是指系统从某个初始参考点开始一直连续提供服务的能力，它通常用平均无故障时间（MeanTimeToFailure，MTTF）来衡量。,I/O性能评测,I/O系统的可靠性、可用性和可信性系统的可用性是指系统正常工作的时间在连续两次正常服务间隔时间中所占的比率。可用性=系统的可信性是指服务的质量，即在多大程度上可以合理地认为服务是可靠的。可信性与可靠性和可用性不同，它是不可以度量的。,I/O性能评测,I/O子系统性能衡量衡量的标准包括：计算机上能连接什么样的I/O设备，能连接多少I/O设备。此外，衡量输入/输出设备特性的指标还有访问时间、数据传送时间和出错率。,I/O性能评测,吞吐率与响应时间,I/O性能评测,I/O子系统的设计在设计I/O子系统时，必须综合考虑各种设计目标：性能、成本、可扩展性等。性能和成本是考虑的主要因素。测量性能的指标是每秒传送的兆字节数或每秒I/O操作数，取决于应用的要求。对于高性能的系统，主要是设法提高I/O设备的速度、数据传送的速度等。对于低成本系统，则着重考虑成本。,I/O性能评测,并行I/O基本原理在串行I/O无法满足性能需求的情况，通过多个I/O通道并行访问多个磁盘的方法就成了很自然的想法，即并行I/O技术,I/O性能评测,排队论简介基于I/O事件的可能性特征以及I/O资源的共享性，我们可以给出一系列的简单法则来计算整个I/O系统的响应时间和吞吐率。这部分的研究称为排队论（queuingtheory）。把I/O系统视为黑盒,I/O性能评测,Little定律系统平均任务数到达速率平均响应时间,独立磁盘冗余阵列RAID,RAID是“RedundantArrayofIndependentDisk”的缩写，中文意思是独立冗余磁盘阵列冗余磁盘阵列技术诞生于1987年，由美国加州大学伯克利分校提出RAID的采用为存储系统带来巨大利益，其中提高传输速率和提供容错功能是最大的优点,独立磁盘冗余阵列RAID,RAID的关键技术是对多台磁盘机进行数据的同步控制冗余纠错与容错能力对提高磁盘系统的平均无故障时间非常重要RAID的一个主要措施是建立起热备份（hotspare）的冗余磁盘从RAID0到RAID6这7种基本的RAID级别。不同RAID级别代表着不同的存储性能、数据安全性和存储成本,独立磁盘冗余阵列RAID,RAID系统分级RAID0：非冗余的磁盘阵列,独立磁盘冗余阵列RAID,RAIDl：镜像磁盘冗余阵列,独立磁盘冗余阵列RAID,RAID2：采用汉明码纠错冗余的磁盘阵列RAID3：采用奇偶校验冗余的磁盘阵列,独立磁盘冗余阵列RAID,RAID4：独立传送磁盘阵列RAID5：另一种独立传送磁盘阵列,独立磁盘冗余阵列RAID,RAID6：高效容错的磁盘阵列,独立磁盘冗余阵列RAID,还有一些基本RAID级别的组合形式，如