1 / 18

Evolution of I/O Interfaces: Insights into CPU Device Communication and DMA

This document explores the historical and functional development of CPU device interfaces, particularly focusing on input/output (I/O) programming, memory-mapped I/O, and direct memory access (DMA). It highlights the importance of DMA in reducing CPU load through bus cycle stealing and bus arbitration. The work of A. Frank and insights from Adi Gutman and Noa Cohen are acknowledged, covering channel processors, channel programs, and the implications of using I/O processors to streamline communication between devices, ultimately enhancing performance and efficiency.

garrison-fisher
Download Presentation

Evolution of I/O Interfaces: Insights into CPU Device Communication and DMA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. File Organization Historical/Functional Development of CPU-Devices Interface Thanks to Adi Gutman and Noa Cohen A. Frank

  2. I/O interface developments התפתחות מנשקי קלט/פלט: • I/O Programming –תכנות קלט/פלט • Memory Mapped I/O – מיפוי אוגרי ק/פ למרחב המעינה של הזיכרון • Direct Memory Access (DMA)– גישה ישירה לזיכרון A. Frank

  3. Where does DMA fit? A. Frank

  4. Direct Memory Access • Direct Memory Access (DMA) - גישה ישירה לזיכרון Bus cycle stealing פילוח פס המערכת Bus arbitrationבוררות בפס • ההתקנים מעבירים מידע ביניהם בלי לערב את המעבד. • בקר ה-DMA מעביר נתונים ע"י תהליך של "פילוח פס המערכת". תהליך זה מתבצע כאשר מתברר על פי קו הבקרה שהמעבד לא יתפוס את צמד מחזורי הפס הבא. • אם שניים או יותר התקנים רוצים לפלח, יש בוררות בפס. A. Frank

  5. DMA Controller A. Frank

  6. Registers of DMA Controller A. Frank

  7. Direct Memory Access A. Frank

  8. DMA Interrupt • DMA Interrupt- only at end of request. • ההתקן שולח פסיקה – DMA interrupt – רק לאחר פעולת DMA שלמה, ולא אחרי כל תו. • מוריד מהעומס על המעבד (סדר גודל פחות של פסיקות לעומת פסיקות רגילות). A. Frank

  9. DMA Flow A. Frank

  10. Direct Memory Access A. Frank

  11. I/O interface developments התפתחות מנשקי קלט/פלט: • I/O Programming –תכנות קלט/פלט • Memory Mapped I/O – מיפוי אוגרי ק/פ למרחב המיעון של הזיכרון • Direct Memory Access (DMA)– גישה ישירה לזיכרון • Channel Processor/Program – תוכנית ערוץ A. Frank

  12. I/O Processor (Channel) • I/O Processor (Channel) -מחשב ק/פ (ערוץ) • מחשב ק/פ ייעודי המבקר מספר בקרים (המבקרים מספר התקנים). I/O Processor Controller Controller A. Frank

  13. I/O channels A. Frank

  14. Channel Control A. Frank

  15. Channel Program • Channel Program – תוכנית ערוץ • מהווה תוכנית מלאה של פקודות ק/פ. • הערוץ מפעיל את הבקרים הרלוונטיים שמפעילים את ההתקנים הרלוונטיים בסדר הנכון. • רמות נמוכות מהמעבד מתעסקות עם ביצוע פקודות I/O, תקלות וכו', דבר המוריד את העומס מהמעבד. A. Frank

  16. Channel Interrupt • Channel Interrupt- only at end of request. • הערוץ שולח פסיקה – Channel interrupt – רק לאחר סיום תכנית ערוץ שלמה. • מוריד מהעומס על המעבד (סדר גודל פחות של פסיקות לעומת פסיקות DMA). A. Frank

  17. I/O Channels A. Frank

  18. Channel Functionality • Channel (Mainframe-oriented) כאשר ישנם הרבה בקרי DMA, נוצר עומס על המעבד ועל פס מערכת. לכן, ישנו ערוץ (המהווה בקר-על) המפקח על כל הבקרים. כך יורד העומס מהמעבד ומעל פס המערכת. A. Frank

More Related