輸入-輸出控制系統
正文
在計算機中對外圍設備實施控制的系統。它包含同輸入輸出操作有關的硬體、軟體和輸入-輸出設備控制器等。輸入-輸出設備和輔助存儲器都須通過輸入-輸出控制系統同中央處理器和主存儲器交換數據。輸入-輸出控制系統的主要功能是：①向外圍設備傳送動作命令；②控制輸入輸出數據的傳送；③檢測外圍設備的狀態。早期的計算機,由中央處理器直接控制外圍設備。60年代初引入中斷系統，使外圍設備能和中央處理器並行工作。以後又研究出輸入-輸出控制系統直接控制主存儲器存取數據的方式。隨著分時系統的出現，要求許多外圍設備高效率地並行工作。於是在60年代中期研製出專門執行輸入輸出操作的通道和外圍處理機，遂成為大、中型計算機輸入-輸出控制系統的主要形式。
各種輸入-輸出控制系統的系統結構按控制方式分為中央處理器程式控制、直接存儲器存取控制和輸入－輸出處理機控制三種方式。
中央處理器程式控制方式 輸入和輸出操作的執行（包括外圍設備和主存儲器之間的數據傳送）全部由中央處理器通過指令直接控制。中央處理器直接控制外圍設備的啟動、停止、運行方式和數據傳送長度。輸入時，中央處理器先從外圍設備接收數據，再將數據送到主存儲器。輸出時，中央處理器先從主存儲器取出數據，再傳送到外圍設備。藉助中斷系統，中央處理器能同一台或若干台外圍設備並行工作（圖1）。這種方式的結構簡單，但輸入輸出占用中央處理器的時間太多，影響整機效率。它只適用於外圍設備速度較慢且台數不多的小型或微型計算機。
輸入-輸出控制系統
輸入-輸出控制系統DMA 控制器對主存儲器存取數據常採用周期挪用方式，即是在中央處理器執行程式期間 DMA控制器為存取數據，強行插入使用主存儲器若干周期。在周期挪用期間，中央處理器僅處於等待使用存儲器的狀態，中央處理器本身的數據和狀態不受干擾。這種方式適用於外圍設備速度較快而台數不多的情況（如磁碟機、磁帶機），多用於小型、微型計算機。對於大、中型計算機、外圍設備速度較快而且台數較多，需要套用通道或外圍處理機控制方式。
輸入-輸出處理機控制方式 在這種控制方式的輸入-輸出控制系統中，有專門的處理機執行輸入-輸出的主要操作，包括外圍設備的控制、檢測和輸入－輸出的數據傳送等。輸入－輸出處理機和中央處理器並行操作。輸入－輸出處理機有通道控制和外圍處理機控制兩種方式。
通道控制方式 通道是專門用於控制輸入輸出過程的處理機，它在系統中與其他部件和外圍設備的關係如圖3。它有自己的指令和程式，分別稱為通道指令（或稱通道控制字）和通道程式。通道按通道指令對外圍設備實施控制的過程是：首先中央處理器轉入輸入－輸出管理程式，在主存儲器形成通道程式並啟動通道，然後中央處理器返回原來程式繼續運行。接著通道啟動相應的外圍設備，再從主存儲器的通道程式中讀取通道指令並一一執行。通道完成按通道程式所要求的數據傳送以後，便向中央處理器發出中斷信號。中央處理器回響後進行必要的登記和善後處理，再返回原來的程式繼續運行下去。
輸入-輸出控制系統一個計算機系統可以按照需要配接幾個通道。每個通道並行執行各自的通道程式。
外圍處理機控制方式 外圍處理機也就是用於控制外圍設備的處理機，但它的結構比通道更接近於一般處理機，甚至就是利用小型通用機來構成。它不但具有控制外圍設備的指令和控制數據傳送的指令，而且還有運算指令。它除了具有通道的功能之外,還能完成輸入-輸出過程中的碼制變換,整個數據塊的差錯檢驗與糾正,以及檔案記錄格式變換等操作。 圖4
輸入-輸出控制系統①共享主存儲器的連線方式：中央處理器和外圍處理機都能直接對主存儲器存取。外圍處理機的例行程式平時放在主存儲器內，當需用時再調入外圍處理機的存儲器中。因此，外圍處理機的存儲器容量不必太大（例如4千字）。
②不共享主存儲器的連線方式：各外圍處理機有單獨的容量較大的存儲器（例如36千字）。它的工作程式放在本身的存儲器內，工作上有更大的獨立性。
參考書目
蘇東莊主編：《計算機系統結構》，國防工業出版社，北京，1981。
