Input/Output. når tema pensum. 13/4 busser, sammenkobling av maskiner /4 PIO, DMA, avbrudd/polling

Like dokumenter
Innhold. Innledning til Input/Output. Ulike typer Input/Output. Input/Output internt i datamaskinen. Input/Output mellom datamaskiner

Oppgave 8.1 fra COD2e

! Ytelsen til I/O- systemer avhenger av flere faktorer: ! De to viktigste parametrene for ytelse til I/O er:

INF2270 I/O. Omid Mirmotahari Omid Mirmotahari 1

INF2270. Input / Output (I/O)

INF2270. Input / Output (I/O)

kan adressere et større område som RAM enn det som faktisk er tilgjengelig. Siden data kan plasseres i RAM og/eller på harddisken brukes begrepet

hukommelse (kapittel 9.9 i læreboken) Dagens temaer Input-Output INF 1070

Eksamensoppgave i TDT4258 Energieffektive Datamaskinsystemer

alternativer til felles hukommelse store parallelle datamaskiner Tema for denne forelesningen: in 147, våren 1999 parallelle datamaskiner 1 9

Eksamensoppgave i TDT4258 Energieffektive Datamaskinsystemer

TDT4258 Eksamen vår 2013

Eksamensoppgave i TDT4258 Energieffektive datamaskinsystemer

Hukommelseshierarki. 16/3 cache /3 virtuell hukommelse in 147, våren 1999 hukommelseshierarki 1

Dagens temaer. Cache (repetisjon) Cache (repetisjon) Cache (repetisjon)

Gjennomgang av kap Kommunikasjonsformer Typer av nettverk Adressering og routing Ytelse Protokoller

Dagens temaer. Mer om cache-hukommelse (kapittel 6.5 i Computer Organisation and Architecture ) RAM ROM. Hukommelsesbusser

Oppsummering: Linjesvitsjing kapasiteten er reservert, og svitsjing skjer etter et fast mønster. Linjesvitsj

Hvorfor lære om maskinvare*?

Dagens temaer. Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. Kort om hurtigminne (RAM) Organisering av CPU: von Neuman-modellen

Dagens temaer. Kort repetisjon. Mer om cache (1) Mer om cache (2) Read hit. Read miss. Write hit. Hurtig minne. Cache

Innhold. Introduksjon til parallelle datamaskiner. Ulike typer parallelle arkitekturer. Prinsipper for synkronisering av felles hukommelse

Computer Networks A. Tanenbaum

Bussar. Tilgong til buss (Three state buffer) Synkron / Asynkron Serielle bussar Parallelle bussar Arbitrering: Kven kontrollerar bussen

2. Hvor mye Internminne har den? Svar: 2GB

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Dagens tema. Flere teknikker for å øke hastigheten

Oppsummering av digitalteknikkdelen

Dagems temaer INF ! Fra kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. ! Kort om hurtigminne (RAM)

4/5 store parallelle maskiner /4 felles hukommelse in 147, våren 1999 parallelle datamaskiner 1. når tema pensum.

11.4 serial communication 11.5 modes of transfer 11-6 priority interrupt 11-7 direct memory access 11-8 I/O processors 12-1 Memory

Dagems temaer. kapittel 4 i Computer Organisation and Architecture. av CPU: von Neuman-modellen. Transfer Language (RTL) om hurtigminne (RAM)

Internminnet. Håkon Tolsby Håkon Tolsby

hvor mye hurtigminne (RAM) CPU en kan nyttiggjøre seg av. mens bit ene betraktet under ett kalles vanligvis et ord.

Internminnet. Håkon Tolsby Håkon Tolsby

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Singletasking OS. Device minne Skjerm minne. Brukerprogram. Brukerdata/heap. Stack. Basis for flerprosess-systemer.

Datamaskinens oppbygning

! Sentrale begreper er adresserbarhet og adresserom. ! Adresserbarhet: Antall bit som prosessoren kan tak samtidig i én operasjon

Løsningsforslag Gruppeoppgaver, januar INF240 Våren 2003

Operativsystemets ansvar er å koordinere. programmers bruk av I/O

Del 2. Bak skallet. Avsette minne til et spesifikt OS Teste harddisk under oppstart Sette opp system logger

IN1020. Minnehierarki

Dagens tema. Mer om cache-hukommelse Kapittel 6.5 i Computer Organisation and Architecture ) RAM. Typer, bruksområder og oppbygging 2008 ROM

Forelesning 9. Registre, tellere og minne

Computer Networks A. Tanenbaum

Nettverkslaget. Fragmentering/framsending Internetworking IP

Hovedkort, brikkesett og busser

Teoretisk minnemodell Flyktig minne - SRAM -DRAM Ikke-flyktig minne -ROM -EPROM - EEPROM Flash

Vi anbefaler at du setter deg litt inn i maskinen på forhånd. Det er en DELL Optiplex 620.

TwidoSuite kommunikasjon

Fysisk Lag. Den primære oppgave

in270 Datakommunikasjon, vår 03 forelesningsnotater kap og 7.1/7.2

Tildeling av minne til prosesser

Fakultet for informasjonsteknologi, Oppgave 1 Flervalgsspørsmål ( multiple choice ) 15 %

Diverse praktisk: Merk at foilene også er pensum, og at det kan finnes info på foilene som ikke finnes i boka! Ukeoppgavene er også pensum.

Kapittel 7: Nettverksteknologier

D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemiddel tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt.

Kapittel 6: Lenkelaget og det fysiske laget

Hva består Internett av?

Digital logic level: Oppsummering

Concurrency. Lars Vidar Magnusson. September 20, Lars Vidar Magnusson () Forelesning i Operativsystemer September 20, / 17

Meir buss, I/O, prosessor detaljar. Arbitrering: Kven kontrollerar bussen Buss eksempel PIO Prosessorar

Litt mer detaljer om: Detaljerte funksjoner i datanett. Fysisk Lag. Multipleksing

Cache (repetisjon) Cache (repetisjon) Cache (repetisjon) Dagens temaer. CPU Cache RAM. om cache-hukommelse (kapittel 6.5 i Computer Organisation

Into da BIOS<3. Bak Skallet

Dagens temaer. Architecture INF ! Dagens temaer hentes fra kapittel 3 i Computer Organisation and

ITPE/DATS 2400: Datamaskinarkitektur og Nettverk

Kapittel 7, Minne RAM DIMM, SIMM ROM, PROM, EPROM, EEPROM FLASH DIM SUM. Cache Virtuelt minne

Detaljerte funksjoner i datanett

HW for koordinering med omverdenen. OS syr HW og SW sammen. Tema for denne forelesningen: in 147, våren 1999 Input/Output 2 1

Dagens temaer. Sekvensiell logikk: Kretser med minne. D-flipflop: Forbedring av RS-latch

bruksområder og oppbygging om cache-hukommelse (kapittel 6.5 i Computer Organisation Dagens temaer and Architecture ) ROM RAM

Innhold. Virtuelt minne. Paging i mer detalj. Felles rammeverk for hukommelseshierarki Hukommelseshierarki-2 1

Generelt om operativsystemer

TDT4160 Datamaskiner Grunnkurs Gunnar Tufte

Detaljerte Funksjoner i Datanett

TDT DESEMBER, 2008, 09:00 13:00

Løsningsforslag Gruppeoppgaver mars 2003

Maskinvaredelen av INF 103: oversikt og innhold (1)

Tonje Thøgersen, Daniel Svensen Sundell, Henrik Smedstuen

Forelesning 5. Diverse komponenter/større system

SLA og KPIer i skytjenester

ytelsen til hukommelseshierarkier

Introduksjon til kurset og dets innhold

Oppgave 1 JK-flip-flop (Total vekt 20%)

Oppgave 1 Oversettelse (total vekt 20%)

Datamaskinens oppbygning og virkemåte

TDT4160 AUGUST, 2008, 09:00 13:00

Martin Olsen, Lars- Petter Ahlsen og Jon- Håkon Rabben

P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2. OS gjør Contex Switch fra P1 til P2

Hvorfor lære om maskinvaren*?

EKSAMEN I TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS

IT Grunnkurs Nettverk 3 av 4

dynamiske data dynamiske data statiske data program dynamiske data statiske data reservert program dynamiske data statiske data reservert program

Del 1 Setup - BIOS Oppgaver: 1. Hva slags CPU har maskinen? Beskriv de tekniske egenskapene ved CPU en.

TDT4160 DATAMASKINER GRUNNKURS EKSAMEN

INF1400 Kap4rest Kombinatorisk Logikk

2EOLJDWRULVNRSSJDYHQU L GDWDNRPPXQLNDVMRQ + VWHQ.,QQOHYHULQJVIULVWRNWREHU *MHQQRPJnVWRUVGDJRNWREHU

DEL 1 Setup BIOS Stian A. Johansen Terje Bratlie Espen Torås

Transkript:

Input/Output når tema pensum 13/4 busser, sammenkobling av maskiner 8.2 8.4 20/4 PIO, DMA, avbrudd/polling 8.5 8.6 in 147, våren 1999 Input/Output 1

Tema for denne forelesningen: sammenkobling inne i datamaskiner sammenkobling mellom datamaskiner in 147, våren 1999 Input/Output 2

Main memory I/O controller Graphics output I/O controller I/O controller Et typisk system Processor Interrupts Cache Memory I/O bus Main memory I/O controller I/O controller I/O controller Disk Disk Graphics output Network Disk Disk Network Memory I/O bus Cache Processor Interrupts in 147, våren 1999 Input/Output 3

Disk Platters Tracks Platter Sectors Track in 147, våren 1999 Input/Output 4

Ytelsen til I/O systemer Avhenger av: prosessoren hukommelseshierarkiet bussen(e) som kobler sammen maskinen kontrollere for I/O og utstyret hastigheten til relevant programvare (operativsystem) programvarens bruk av I/O Vanlige målestokker: Throughput, I/O båndbredde, gjennomstrømmingen Responstid, forsinkelse fra start til svar in 147, våren 1999 Input/Output 5

Eksempel på side 654 Characteristic Bandwidth from node to network Interconnect latency HW latency to/from network SW overhead sending to network SW overhead receiving from network Ethernet 1.125 MB/sec 15µs 6µs 200µs 241µs ATM 10MB/sec 50µs 6µs 207µs 360µs pakkestørrelse: 250 byte overføringstid: pakkestørelse/overføringshastighet total forsinkelse: overføringstid + HW/SW forsinkelser overføringstid for Ethernet : 222µs overføringstid for ATM : 25µs total forsinkelse for Ethernet : 684µs total forsinkelse for ATM : 648µs Hvorfor? in 147, våren 1999 Input/Output 6

Topologier koble sammen mer enn 2 maskiner buss, f.eks 10Mbit Ethernet ring, f.eks token ring fra IBM Trenger: adresse i pakkene motstand mot feil i overføring = støy + tap av pakker identifikasjon av prosesser ved flere prosesser pr. maskin stjerne, f.eks. svitsjet Ethernet ==> Protokoller in 147, våren 1999 Input/Output 7

OSI rammeverk for kommunikasjonsprotokoller applikasjon applikasjon filoverføring, virtuell terminal presentasjon presentasjon fellestjenester sesjon sesjon styre dialoger, synkronisering transport transport nettverk nettverk nettverk nettverk flytkontroll, ruting datalink datalink datalink datalink innramming, feiloppretting fysisk fysisk fysisk fysisk rå overføring maskin X subnett maskin Z in 147, våren 1999 Input/Output 8

Pakkeformater for Ethernet og ATM Ethernet ATM preamble preamble destination destination source source L C destination T data (48) data (0 1500) pad (0 46) C in 147, våren 1999 Input/Output 9

Ethernet 10 Mbit/s på en 1 bit buss uten sentral kontroll kollisjonsbasert («carrier sense multiple access») hvis ingen andre snakker så snakk i vei hvis noen andre snakker så prøv igjen senere binær eksponentiell «backoff» ved første kollisjon: vent 0,1 «perioder» før neste forsøk ved andre kollisjon: vent 0,1,2,3 «perioder» før neste forsøk fortsett opp til 1023 «perioder» gi opp etter 16 kollisjoner en «periode» er tiden et tar for et signal å gå fra den ene enden av et nett, til den andre og tilbake igjen. in 147, våren 1999 Input/Output 1 0

Viktige aspekter ved I/O utstyr oppførsel: input read only output write only, kan sjelden leses lagring kan leses flere ganger og ofte skrives maksimal datarate: mellom I/O utstyret og hukommelsen mellom I/O utstyret og prosessoren NB! Vi mennesker er meget langsomme! in 147, våren 1999 Input/Output 1 1

Busser veinettet i datamaskiner delt kommunikasjonssystem bestående av bunter med ledninger felles for de tilkoblete enhetene Egenskaper: + fleksibelt > nye enheter kan legges til > utstyr kan flyttes mellom systemer med like busser + billig Control lines Memory Processor Data lines flaskehals all kommunikasjon må gjennom > begrenset båndbredde (MB/s) > hastigheten begrenset av * bussens lengde * antall tilkoblete enheter * behov for å betjene enheter med forskjellige karakteristika a. b. c. Disks Control lines Memory Processor Data lines Memory Disks Control lines Data lines Disks Processor in 147, våren 1999 Input/Output 1 2

Organisering av busser kontrolllinjer datalinjer Kontrolllinjer: signalisere forespørseler og kvitteringer indikere hva som er på datalinjene Datalinjer: data og adresse komplekse kommandoer Handlinger på busser kalles transaksjoner, og består av: sende adressen sende eller motta data En transaksjon kan være delt i request (spørsmål) og respons (svar): split transaction bus in 147, våren 1999 Input/Output 1 3

En enkel 32 bit buss 31 adressebuss 0 31 databuss 0 read/write enable clk in 147, våren 1999 Input/Output 1 4

Ansvar på en buss Master Slave tar initiativet, sender adressen og evt. data svarer master med data på forespørsel mottar data fra master på kommando På enkle busser er det én master, dvs. prosessoren enveis kommando buss master toveis data buss slave På kompliserte busser kan det være flere mastere, men bare en av gangen noen må bestemme hvem som slipper til når det er konkurranse, dette kalles arbitrering (megling) da er gjerne bussen av typen split transaction for at bussen skal kunne brukes mens f.eks. hukommelsen tenker seg om før den produserer data in 147, våren 1999 Input/Output 1 5

Asynkron eller synkron buss synkron: inkluderer et klokkesignal blant kontrollsignalene all faser av transaksjonene er knyttet til klokken + lite logikk og stor hastighet alle enheter må kjøre på samme hastighet må være korte hvis klokken er rask (clock skew) asynkron: ikke knyttet til en klokke kan betjene bredt spektrum av utstyr kan endre lengden uten fare ± trenger en protokoll for å signalisere og forstå de forskjellige fasene av transaksjoner («handshaking») > bokmål protokoll protokol l m1 (fra gr, av proto og kolla lim, opph om innholdsfortegnelse limt fast til papyrusruller) 1 bok el. dokument med referat fra forhandlinger el. møter, med regnskaper, karakterer e l 2 formaliteter og seremoniell i diplomatisk samkvem, etikette; innlednings og avslutningsformler i diplomatiske aktstykker in 147, våren 1999 Input/Output 1 6

Asynkron handshaking protokoll New I/O request Ack I/O device Put address on data lines; assert ReadReq ReadReq Memory Ack ReadReq DataRdy 2 Release data lines; deassert ReadReq DataRdy ReadReq 1 Record from data lines and assert Ack ReadReq ReadReq 1 Data 2 2 3 4 6 DataRdy 5 Read memory data from data lines; assert Ack 7 Deassert Ack DataRdy Ack New I/O request 3, 4 Drop Ack; put memory data on data lines; assert DataRdy Ack 6 Release data lines and DataRdy 4 Ack 5 7 DataRdy Kontrolllinjer: ReadReq indikere leseoperasjon: adressen følger på Data Ack for å signalisere at signal på ReadReq/DataRdy er registrert DataRdy indikere at data foreligger på Data in 147, våren 1999 Input/Output 1 7

Sammenkobling via busser eget I/O adresserom egne instruksjoner for å kommunisere med I/O var = in(port_nummer); out(port_nummer, data); egne signaler på bussen for å identifisere portnummeret memory mapped I/O område av adresserommet satt av til I/O lese og skriveoperasjoner til området blir tolket som kommandoer ikkepriviligerte programmer hindres i å utføre I/O operasjoner ved ikke å ha gyldige translasjoner som «treffer» området in 147, våren 1999 Input/Output 1 8

Et eksempel CPU in 147, våren 1999 Input/Output 1 9