国防科大计算机体系结构公开课_06输入输出系统

国防科大计算机体系结构公开课学习笔记。

第六章:输入输出系统。这一章偏科普,记得比较少。

存储设备

磁盘

越靠里,磁盘记录的密度越高;所以靠外的可靠性会更高一些。所以重要信息一般都放在外圈磁道。
磁盘读取:若要读写扇区,磁盘控制器发出命令首先将磁头移动到包含有所需数据的磁道上,这个过程称为“寻道”,所需要的时间叫做“寻道时间”。
所需扇区转到磁头之下所需要的时间称为旋转时间。
磁盘访问时间 = 寻道时间 + 旋转时间 + 传输时间 + 控制器时间

I/O 系统分析与评价

性能指标:容量、响应时间、吞吐率
I/O benchmark: TPC-C

I/O 的可靠性、可信性、可用性
故障/错误/失效

RAID: Redundant Array of Inexpensive Disks

盘阵列技术。目前解决计算机 I/O 瓶颈的有效方法之一。
有很多实现 trick,不过目前感觉没必要记录(主要设计思想是是否冗余、ECC 是否并行 balabala)。

总线

同步总线/异步总线。
I/O 设备编址方式

  • 存储器映射 I/O
  • 独立编址

I/O 设备控制方式

  • 程序查询(轮询)
  • 中断
  • DMA
  • I/O 处理机等

I/O 与操作系统

I/O 与 Cache 的数据一致性问题:

但是这样占用了 Cache 的数据通路,对性能影响比较大。
另:虚拟 DMA 技术: