子系统控制器控制设备的方式涉及多个层次和机制,以下是详细的解释:
一、基本控制流程
指令接收与解析:
设备选择与通信:
指令下发与执行:
状态反馈与监控:
二、控制机制与策略
程序直接控制方式:
中断驱动方式:
允许I/O设备主动打断CPU的运行并请求服务。CPU向I/O控制器发送读/写命令后,可以继续执行其他任务。
当I/O操作完成时,I/O控制器通过中断信号通知CPU,CPU再处理中断并完成数据传输。
这种方式比程序直接控制方式有效,但仍需CPU在每个数据字传输时中断处理。
DMA(直接存储器存取)方式:
在I/O设备和内存之间开辟直接的数据交换通路,无需CPU参与数据传输过程。
CPU只需在数据传输开始和结束时进行干预,整块数据的传送由DMA控制器完成。
这种方式极大地提高了数据传输效率,因为CPU可以在数据传输过程中执行其他任务。
通道控制方式:
I/O通道是专门负责输入/输出的处理机,可以进一步减少CPU的干预。
通道控制方式将CPU、通道和I/O设备三者并行操作,提高了系统资源利用率。
通道接收CPU的I/O指令后,通过执行通道程序完成指定的I/O任务。
三、设备驱动程序与中断处理程序
设备驱动程序:
与硬件相关的软件组件,负责具体实现系统对设备发出的操作指令。
设备驱动程序接收上层软件发来的抽象I/O要求(如read/write命令),并将其转换为具体要求后发送给设备控制器。
设备驱动程序还负责处理来自设备控制器的信号,并将其传送给上层软件。
中断处理程序:
用于保存被中断进程的CPU环境,并转入相应的中断处理程序进行处理。
处理完成后,恢复被中断进程的现场,并返回被中断进程。
中断处理程序在设备完成操作或发生错误时由CPU执行,以确保系统的稳定性和可靠性。
综上所述,子系统控制器通过指令接收与解析、设备选择与通信、指令下发与执行以及状态反馈与监控等流程来控制设备。同时,采用不同的控制机制与策略(如程序直接控制方式、中断驱动方式、DMA方式和通道控制方式)来提高控制效率和系统性能。设备驱动程序和中断处理程序则作为关键的软件组件,支持控制器与设备之间的有效通信和错误处理。