虚拟存储器中经常使用两种基本管理技术：

段式存储管理， 页式存储管理。核心问题都在于处理数据的存放与调度。

段表内容及其管理

段号 段内地址

+

+

逻辑地址

段始地址 段长 装入位

段表

主存实际地址

段表基地址

页表内容和页式管理-

+

（在内存中）控制位 有效位

虚 页号 实 页号慢表

虚地址

实地址 ( 读写内存用 )

快表 ( 专设硬件 )比较 ( 按内容选 )

按地址

读实页号

虚页号 页内地址

实页号 页内地址

页表基地址

五 . 外存设备 磁表面存储设备 存储原理与组成 （磁盘、磁带设备 ) 光盘设备的 存储原理与组成 磁盘阵列与容错技术

常用磁记录方式波形图

NRZ

NRZ1

PM

FM

MFM

位信息 1 0 1 1 1 0 0 0 1

位周期

硬 磁 盘 设 备

磁头

磁盘组

主轴通风机

取数臂 定位驱动器

速度传感器

小车

主电机传动皮带

滤尘器

密封罩

硬磁盘驱动器结构示意图

磁 带 机 设 备

。。。。。。

。。。。。。

。。。。。。。

。。。。。。磁带

抽风口 真空积带箱小孔

增压风口供

收带盘 放带盘

导轮

左主动轮右主动轮

读写磁头

刹块

刹带柱

压轮

双压轮真空积带箱式磁带机

90%调制器

写一次型光盘光学系统示意图

He-Ne

光盘

聚焦系统，物镜

旋转台

径向跟踪反射镜

激光器 光束分离器

读出信号

光束分离器

调制信号

10%

写光束

低价磁盘的冗余阵列 (RAID)Redundant Arrays of Inexpensive Disks

用 N 个低价磁盘构成一个统一管理的阵列，取代特贵单一磁盘是一个好的方案，它可以：

有 1/N 的访问时间有 N 个磁盘的容量

有更高的性能价格比对阵列盘采用冗余技术提高信息的可靠性

RAID0 ： data Striping

RAID1: Drive Mirroring

RAID4: Data Guarding

RAID5: Distributed data Guarding

第五章内容概要直控 中断 DMA ， 总线 接口 与设备

主总 局部 慢扩展，周期 方式 等待催

识别 缓冲 和状态，控制 中断 等相随

一般组成 和 原理，显示 键盘 打印机

第 五 章输入 / 输出系统 和 输入 / 输出设备

1. 输入 / 输出设备概述 2. 常用 输入设备组成与运行原理 : 终端 键盘 鼠标 3. 常用 输出设备组成与运行原理 : 终端 显示器

打印机（针式 喷墨式 激光）

4. 输入 / 输出系统概述 5. 计算机的总线：总线构成 总线周期 运行方式 等待状态 6. 接口电路：接口电路的功能、 一般组成，串行口实例 7. 常用的输入 / 输出方式 8. 中断 和 DMA 的 处理过程

输入 / 输出子系统

总线： 连接计算机各功能部件的 逻辑电路和连线，包括管理 信息传输规则的电路被称为 总线。

几个概念及术语

三种总线： 数据总线：传输数据，速度与位数 地址总线：传输地址，位数 控制总线：指明总线周期的类型和 一次入 / 出操作完成的时刻等信息

几个概念及术语

总线周期的类型 : 内存读 内存写 外设读 外设写 中断 和 DMA

几个概念及术语

总线周期：正 常 总 线 周 期： 一次地址时间和 一次数据时间 BURST总线周期：

一次地址时间和多次数据时间

总线的等待状态： 增加的数据时间被称为总线的等待状态。

影响系统的运行效率。

单总线和多总线结构早期的计算机，如 DEC 公司的 PDP-11 只使用一组总线，包括数据总线，地址总线，控制总线。其优点是结构简单，成本低廉， 缺点是运行效率低。

CPU 主存输入

设备

输出

设备

总线

多 ( 2 或 3 ) 总线结构当前计算机通常采用多总线结构

CPU 主存

扩展总线控制线路

I/O 设备 1 I/O 设备 2

处理机总线

32MHz 4B~8B

ISA / EISA 8.33MHz

1 , 2 , 4 B

二总线结

构

. . . . .

多 ( 2 或 3 ) 总线结构-

CPU 主存

PCI 桥

I/O 设备 1 I/O 设备 2

处理机总线66MHz 4B~8B

ISA / EISA 8.33MHz

1 , 2 , 4 B

三总线结

构

. . . . .

PCI BUS 33MHz 4B

扩展总线控制线路

I/O 设备 3 I/O 设备 4

接快速设备

接慢速设备

通用可编程接口电路

通 用 : 能有多种用法与入 / 出功能可编程 : 能通过指令指定接口的功能 和运行控制参数等

通用可编程接口电路

接口内的组成部分 :设备识别线路 数据缓冲寄存器（输入 / 输出）控制寄存器 状态寄存器

通用可编程接口电路中断电路 (中断触发器 ,中断屏蔽触发器 等 )

电平转换及串行 /并行转换电路等

常用的输入 / 输出方式程序直接控制方式 (状态循环查询 )简单， CPU效率低， CPU、外设串行程序中断传送方式CPU利用效率略高， CPU、外设并行

常用的输入 / 输出方式

直接内存访问方式 (DMA)外设直接访问内存， CPU利

用率更高I / O 通道控制方式外围处理机方式

有关中断的概念与术语

中断源及分类 : 内 / 外中断 软件中断中断优先级 中断请求 中断响应禁止 (开 /关 ) 中断 中断屏蔽 中断嵌套

有关中断的概念与术语 中段处理过程 :

关中断 保存断点和现场判中断源并转入中断服务程序 开中断 执行中断服务程序关中断 恢复现场和断点开中断 返回断点

DMA 的概念与处理

DMA 是在高速外设和 主存储器之间自动成批 传送信息、以尽量减少 CPU 干预的入 / 出方式 .

DMA 卡上应包括 通用接口卡的全部组成部分 , 并多出如下内容 :

主存地址寄存器，传送字数计数器 DMA 控制逻辑 : DMA 请求 DMA响应 DMA工作方式 DMA优先级及排队逻辑 等

一次完整的 DMA 传送过程 DMA 预处理CPU 向 DMA 送命令 ,如 DMA 方式，主存地址，传送的字数等， 之后 CPU 执行原来的程序

DMA 控制在 I/O 设备与主存间交换数据准备一个数据 , 向 CPU发DMA请求 ,取得总线控制权，进行数据传送，修改卡上主存地址，

修改字数计数器内且检查其值是否为零 , 不为零则继续传送， 若已为零，则向 CPU 发中断请求 .