【OS笔记40】：设备管理 - 通道控制方式

DMA 方式虽然解放了 CPU 的数据搬运工作，但仍存在不足：

通道技术的出现 ，真正实现了 CPU 与 I/O 设备（及 I/O 与 I/O 之间）的并行工作。

核心特征 ：在需要进行 I/O 数据交换时，CPU 只需干预两次：

启动通道（下达命令）。

处理中断（通道完成任务后汇报）。

根据信息交换方式和连接设备的速度，通道分为三种类型：

Byte Multiplexor Channel

特点：
- "多路"：包含若干个子通道，每个子通道连接一台设备。
- "字节" ：以字节为单位进行数据传输。
- 分时共享：利用不同设备在传送两个字节之间的空闲时间（因为低速设备很慢），轮流为多个设备服务。
适用设备 ：主要用于连接低速设备（如键盘、打印机、卡片输入机）。
原理：例如传送一个字节需要 1ms，而通道处理只需几百纳秒，通道就利用这 1ms 的空闲去处理其他设备的请求。

Selector Channel

特点：
- 独占：虽然可以连接多台设备，但同一时刻只能为一个设备服务。
- 成组：一旦选中某台设备，就一直为它服务，直到该设备的数据传输工作全部结束。
适用设备 ：主要用于连接高速外设（如磁带、磁盘）。
缺点：利用率相对较低（因为高速设备也有寻道等慢速操作，此时通道空闲但也无法服务其他设备）。

Block Multiplexor Channel

这是前两种方式的结合，综合了优点。

特点：
- 数据传送时 ：类似选择通道，独占，以数据块为单位高速传输。
- 控制操作时 ：当设备在做寻址、寻道等控制性慢速操作时，通道暂时断开连接，转去为其他设备服务。
适用设备 ：多用于中高速设备。
效率：效率最高，结合了字节多路通道的"分时并行"和选择通道的"高速传输"特点。

为理解通道如何连接设备，以下为经典的 IBM-370 结构：

Channel Program

通道作为"小处理机"，其运行依赖于通道程序。

硬件组成：通道拥有自己的运算逻辑、寄存器。
指令系统 ：通道具有专门的指令集，称为通道指令。
工作方式 ：
- CPU 把通道程序预先存储在内存中。
- CPU 发出"启动 I/O"指令，告知通道程序在内存中的位置。
- 通道取出指令并执行，控制设备进行操作。