第四章 输入输出系统

4.4.2 输入输出处理机的种类

  输入输出处理机基本上是独立于中央处理机异步工作的,它可以与中央处理机共享主存储器,也可以有自己独立的存储器,不共享主存储器。每台输入输出处理机可以有自己独立的运算部件和指令控制部件,也可以由多个输入输出处理机共享同一个运算部件和指令控制部件。
  根据是否共享主存储器,可以把输入输出处理机分为两大类:
  1、共享主存储器的输入输出处理机。许多早期的巨型和大型计算机系统一般采用这种方式。例如,CDC公司的CYBER,Texas公司的巨型计算机ASC,Burroughs公司的6700等采用共享主存储器的连接方式。
  每个输入输出处理机有一个小容量的局部存储器。输入输出处理机要执行的管理程序一般放在主存储器中为所有输入输出处理机共享,只当某一台输入输出处理机要用到时才通过加载或覆盖等方式把程序装入到它的局部存储器中。
  2、不共享主存储器的输入输出处理机。例如,早期的STAT-100巨型计算机。目前的大多数并行计算机系统都采用这种不共享主存储器的连接方式,各台输入输出处理机所运行的管理程序都存放在自己的大容量局部存储器中,因此,这种方式可以最大限度地减少对主存储器的压力。
  根据运算部件和指令控制部件是否为各个输入输出处理机共享,也可以把输入输出处理机分为两类。
  1、合用同一个运算部件和指令控制部件的输入输出处理机。如CDC-CYBER和ASC等巨型计算机,并通过公用部件与主存储器相连接。这种输入输出处理机造价一般比较低,但控制相对比较复杂。
  2、独立运算部件和指令控制部件的输入输出处理机。例如,B-6700大型计算机和STAT-100等巨型计算机。由于VLSI技术的高速发展,采用独立运算部件和指令控制部件的输入输出处理机已经成为主流。而且,这种输入输出处理机往往都有各自的大容量存储器,具有更强的独立性。
  根据各种计算机系统的具体情况和不同要求,输入输出处理机的结构有多种组织方式,例如:
  1、在有些计算机系统中,有多个输入输出处理机,而且从功能上进行分工,有的专门管理外围设备,有的专门管理文件系统,有的专门管理用户的人机会话工作,有的专门管理网络和远程终端,有的专门管理数据库或知识库等。
  2、在许多并行计算机和超级并行计算机系统中,以输入输出处理机作为主处理机,它除了担负全部输入输出任务之外,还运行操作系统,而由多个处理机或多个运算部件组成的并行处理系统仅作为运算的加速部件。
  3、在有的计算机系统中,用一台与中央处理机相同型号的处理机作为输入输出处理机,例如,有一种由两台CRAY大型计算机组成的系统,其中的一台计算机系统专门负责输入输出工作。
  4、随着集成电路技术的迅速发展,目前,在许多计算机系统中往往采用廉价的微处理器机来专门承担输入输出任务,例如,Intel公司的8089微处理器、80168处理器等经常被用来作为专用的输入输出处理机。