人間とコンピュータの相互作用外部デバイス

ストレージデバイス

ネットワーク通信機器

低速デバイス

中速装備

高速装置

ブロックデバイス

キャラクターデバイス

CPU (制御レジスタ) によって発行された命令を受け入れて識別します。

デバイスのステータスをCPUに報告します（ステータスレジスタ）

データ交換（データレジスタ一時データ）

アドレス認識 (I/O ロジックによって実装)

CPUとコントローラ間のインターフェース（コントローラとCPU間の通信を実現）

I/O ロジック (CPU によって発行されたコマンドの識別とデバイスへのコマンドの発行を担当します)

コントローラとデバイス間のインターフェース（コントローラとデバイス間の通信を実現）

メモリマップドI/O

レジスタ独立アドレッシング

欠点: CPU および I/O デバイスはシリアルでしか動作できないため、CPU 使用率が非常に低くなります。

I/O デバイスが CPU の動作をアクティブに中断し、サービスを要求できるようにします。 これにより CPU が解放され、I/O コントローラに読み取りコマンドを送信した後も他の有用な作業を継続できるようになります。

短所: データの各ワードは CPU を介してメモリと I/O コントローラ間で転送される必要があるため その結果、割り込み駆動方式では依然として多くの CPU 時間が消費されます。

I/O デバイスとメモリの間に直接データ パスを確立し、CPU に完全にアクセスします

特徴

I/O チャネルは、特に入出力を担当するプロセッサであり、CPU の介入をさらに減らすことができる DMA 方式を発展させたものです。 つまり、データ ブロックの読み取り (または書き込み) の介入は、データ ブロックのグループの読み取り (または書き込み) および関連する制御と管理の介入に縮小されます。 同時に、CPU、チャネル、I/Oデバイスの並列動作を実現できます。

チャネル命令タイプは単一であり、独自のメモリを持ちません。チャネルによって実行されるチャネル プログラムは、CPU とメモリを共有します。

ユーザーレベルのI/Oソフトウェア

デバイスに依存しないソフトウェア

デバイスドライバ

割り込みハンドラ

ハードウェア

デバイス - (T) - バッファ - (M) - ワークスペース - (C) - 処理中

バッファがいっぱいになると、データがワークエリアに送信されます。ワークエリアがいっぱいになると、同時にバッファは空になります。

初期状態では、ワークスペースはいっぱいで、バッファーは空であると仮定します。 1 つのデータの処理にかかる平均時間は Max (C, T) M です

初期状態として、バッファ 1 がいっぱい、バッファ 2 が空、作業領域が空であると仮定します。 1 つのデータの処理にかかる平均時間は Max (T, C M) です

バッファ 1 がいっぱいで、データがバッファ 2 にロードされています。この時点で、データはバッファ 1 からフェッチできます。 データはバッファがいっぱいの場合にのみ取得できます

複数のバッファが循環キューにリンクされ、イン ポインタは最初の空のバッファを指し、アウト ポインタは最初の満杯のバッファを指します。

3つの待ち行列

4 つの作業バッファ

通常、メモリをバッファとして使用します

CPUとデバイス間の速度競合を緩和し、CPUへの割り込みの頻度を減らします。 データ粒度の不一致の問題を解決し、CPU と I/O デバイス間の並列性を向上させます。

特徴

固有の特性

割り当てアルゴリズム

安全性

動的割り当ては、プロセス実行中に実行ニーズに応じて実行されます。

デバイス制御テーブル (DCT)

コントローラー制御テーブル (COCT)

チャネル制御テーブル (CHCT)

システムデバイステーブル(SDT)

1 つのチャネルで複数のコントローラを制御し、1 つのコントローラで複数のデバイスを制御

1. プロセスによって要求された物理デバイス名に基づいて SDT を検索します。 2. DCT を検索し、SDT に従って機器を割り当てます。 3. DCT に従って COCT を見つけ、コントローラーを割り当てます 4. CHCT を検索し、COCT に基づいてチャネルを割り当てます。

デバイス、コントローラ、およびチャネルがすべて正常に割り当てられた場合にのみ、デバイスは正常に割り当てられたとみなされ、データ送信のために I/O デバイスを開始できます。

欠点がある

ユーザーはプログラミング時に論理デバイス名を使用してデバイスを適用し、OS は論理デバイス名から物理デバイス名へのマッピングを担当します。

論理デバイステーブルの設定

周辺コントローラ 高速機器—テープ

機能：デバイスとCPU間の速度競合を緩和し、事前入力と低速出力を実現します。

ソフトウェア手法を使用したオフライン技術のシミュレーション

入力ウェルと出力ウェル

入力プロセスと出力プロセス

入力バッファと出力バッファ

SPOOLing テクノロジーを使用して、専用プリンターを共有プリンターに「仮想化」します。