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zoom RSS 講義録15 要約&感想

<<   作成日時 : 2007/10/09 20:41   >>

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◎要約

1.CPUと情報を交換するもの
・記憶装置:主記憶装置、補助記憶装置
CPUと情報の交換を行うが、人や他のシステムとの直接的な交流はない。
・CPU:マルチCPU
CPUと情報の交換を行うが、人や他のシステムとの直接的な交流はない。
・入出力装置(デバイス):マウス、キーボード、CRT、・・・、通信回線、・・・
人が直接操作したり、人の五感に直接働きかけたり他のシステムと交流する。

2.記憶装置の種類
@主記憶装置
A補助記憶装置
磁気ディスク装置(HD)
フロッピーディスク(FD)
光磁気ディスク(MO/LD/CD-ROM/CD-R/DVD)
磁気テープ(DLT/DAT)
メモリカード

3.入出力装置(デバイス)の種類
ハードディスク
キーボード
マウス
グラフィクス・カード
ネットワーク・インタフェース
シリアルポート など

4.入出力の処理
バス:何本かの配線の束
・アドレスバス メモリのアドレスを示すための線
・データバス データを送るための線
・コントロールバス その他、制御用の線

◆デバイス・コントローラ
各デバイスとCPU で実行されるプログラムとデバイスとの橋渡しをする機器。
◆CPUとデバイスの間のデータの受け渡しの方法
1. デバイス・コントローラが I/O 空間にあり、ポート番号と呼ばれる番地 が振られている。CPU が、ポート番号を指定して入出力命令を実行すると、 I/O 空間にあるレジスタの内容が読み書きできる(I/O 空間を示す信号線が1になる)。
2. デバイス・コントローラが、普通のメモリと同じ空間にあり、番地が振られている。CPU が、その番地へ普通のロード命令やストア命令でアクセスすると、コントローラのレジスタの内容が読み書きできる。
◎入出力の時に CPU が働くかどうか
1. CPU が入出力命令、あるいは、ロード命令/ストア命令を実行する。
2. DMA (Direct Memory Access)やバスマスタと呼ばれる機器があり、その 機器がCPが普通に命令を実行している合間をぬって一時的にバスを乗っ取り、 データをメモリにコピーする。

ポーリングと割り込み
CPU の速度に比べて、デバイスの速度は遅い。
入出力の完了を待っていると CPU の能力が無駄に捨てられる。
複数の独立したデバイスは、同時に動かしたい。
あるプロセスがデバイスへの入出力を行ないたい時、CPU がその処理に つきっきりになってしまうと、他のプロセスまで先に進めなくなる。

ポーリング(polling):周期的にデバイス・コントローラの状態をチェックする。
周期が短いと、チェックのオーバヘッド(余計な仕事)が多くなるが、 デバイスとの応答はよくなる。周期が長いと、その逆。

割込み(interrupt):入出力が可能になった時にデバイスがCPUに知らせる。

<入力デバイスの働き>
コントローラは、入力データが到着すると、制御バスの割込み要求(IRQ, Interrupt Request)信号線を1にする。
<出力デバイスの働き>
コントローラは、出力用バッファが空になると、割込み要求信号線を1に する。
<入出力デバイスに対応するCPUの働き>
CPU は、割込み要求を受け付けると、現在実行中の処理を中断して、割込み処理ルーチン あるいは 割込みハンドラ と呼ばれるプログラムを実行する。 割込み処理ルーチンでは、実際に入力命令を実行したり、 次のデータを出力を開始する。最後に、割込み処理から復帰する命令を実行する。すると、先ほど中断していた処理が再開される。

感想
今までパソコンは使っていたが今回の講義でパソコンの奥深さ、また今まで見えなかった部分がわかりました。パソコン、マウス、プリンタその他いろいろの内部が見れておもしろかったです。また、バスという線の束の重要さがわかりました。あと補助記憶装置(HD、FDなど)の構造がいろいろなものが組み合わさって出来ていることを知り驚きました。今回の授業は画像などもあり非常にわかりやすかったです。

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