通道地址

I/O通道(I/O Channel)設備的引入實際上，I/O通道是一種特殊的處理機。它具有執行I/O指令的能力，並通過執行通道(I/O)程式來控制I/O操作。通道地址是指讀取通道指令的地址。通道地址一般保存在通道地址暫存器CR中，在執行完一條通道指令後，通道地址暫存器CR加2來執行下一條通道指令。

基本介紹

• 中文名：通道地址
• 外文名：Channel Address  
• 學科：計算機
• 定義：讀取通道指令的地址
• 有關術語：I/O通道
• 領域：I/O

簡介

I/O 通道方式是DMA方式的發展， 它可進一步減少 CPU 的干預， 即把對一個數據塊的讀(或寫)為單位的干預減少為對一組數據塊的讀(或寫)及有關的控制和管理為單位的干預。同時，又可實現 CPU、通道和 I/O 設備三者的並行操作，從而更有效地提高整個系統的資源利用率。

I/O通道又與一般的處理機不同，主要表現在以下兩個方面：一是其指令類型單一，這是由於通道硬體比較簡單，其所能執行的命令，主要局限於與I/O操作有關的指令。通道道沒有自己的記憶體，主要與記憶體共享記憶體。通道地址即讀取通道指令的地址或通道地址是指在多通道中，所選定的通道號，通道中有多個子通道，可以同時為多個設備服務。

通道指令

通道指令及其格式：通道指令也稱通道控制字CCW，它是通道用於執行I/O操作的指令，由通道從主存中取出並執行之。

命令：命令用於說明通道和設備執行什麼操作。命令一般又分為基本操作位和補充位兩部分。通道運行時只識別基本操作位，而不識別補充位。

數據地址：它給出本次I/O操作時的主存緩衝區首地址，在數據傳送過程中，每傳送一個字或一個位元組，它就加1或減1。

傳送位元組數：它表示數據傳送位元組數，每傳送一個位元組就修改其值，當為0時，表明傳送結束。

特徵位：

數據鏈特徵位（SD）　若SD=1，表示下一條通道指令也是數據傳送指令。

命令鏈特徵位（CD）　若CD=1，表示該通道指令執行完畢，下一條要執行的通道指令與該通道指令的操作不同。

封鎖錯誤長度特徵（SLL）　錯誤長度是指通道指令中所給定的傳送位元組數與I/O設備請求傳送的位元組數不相等，則該通道指令執行完畢產生錯誤長度標誌，並向CPU發出中斷請求。若SLL=1，即使產生長度錯標誌，出不向CPU發出中斷請求，繼續向下執行通道指令。

封鎖寫入主存特徵位（SKIP）　SKIP=1時，禁止將I/O設備讀出的數據寫入主存。

程式控制中斷特徵位（PCI）　PCI=1時，表示執行本通道指令時，允許產生一個中斷條件。

說明：SD=0，CD=0本通道指令是通道程式的最後一條指令，可向CPU發出中斷請求。

SD=1，CD=0下一條通道指令和本條通道的操作命令相同。

SD=0，CD=1下一條通道指令和本條通道的操作命令不同。

通道的組成

不同的通道，其組成也不同，下面以選擇通道為例介紹通道的組成。

（1）通道地址字暫存器CAWR：它存放從主存某固定單元中讀出的通道地址字CAW，再從CAW中取出通道程式首地址。通道中的CAWR類似於CPU中的程式計數器PC。

（2）通道指令暫存器CCWR：它存放從主存中讀出的通道指令，根據該通道指令向設備控制器發出控制命令。

（3）數據緩衝暫存器：當發生訪存衝突時，它用於暫時保存數據，等待一段時間後再傳送。另外，通道與設備之間按位元組傳送，而通道與主存之間按字傳送，故它具有組裝與拆分功能。

（4）設備地址暫存器：它接受啟動I/O指令（SIO）中所包含的設備號，並依次向I/O匯流排送出設備地址，經解碼產生選中設備信號。

（5）通道狀態字暫存器CSWR：它存放通道與設備的狀態信息。

（6）通道控制器：它產生控制通道操作的各種信號，類似於CPU中的微程式信號發生器。

通道程式

通道是通過執行通道程式， 並與設備控制器共同實現對 I/O 設備的控制的。 通道程式是由一系列通道指令(或稱為通道命令)所構成的。通道指令與一般的機器指令不同，在它的每條指令中都包含下列諸信息：

(1) 操作碼。操作碼規定了指令所執行的操作，如讀、寫、控制等操作。

(2) 記憶體地址。記憶體地址標明字元送入記憶體(讀操作)和從記憶體取出(寫操作)時的記憶體首址。

(3) 計數。該信息表示本條指令所要讀(或寫)數據的位元組數。

(4) 通道程式結束位 P。該位用於表示通道程式是否結束。P=1 表示本條指令是通道程式的最後一條指令。

(5) 記錄結束標誌 R。R=0 表示本通道指令與下一條指令所處理的數據是同屬於一個記錄；R=1 表示這是處理某記錄的最後一條指令。

通道的類型

位元組多路通道

位元組多路通道是一種簡單的共享通道，是在時間分割的基礎上服務乾多台低速和中速的外圍設備。

一個位元組多路通道，包含多個按位元組方式傳送信息的子通道。每個子通道服務於一個設備控制器，每個子通道都可以獨立地執行通道程式。各個子通道可以並行工作，但所有子通道的控制部分是公共的，各個子通道可以分時地使用。

位元組多路通道要求每種設備分時占用一個很短的時間片，不同的設備在各自的時間片內與通道建立傳輸連線，實現數據的傳送。通道不問斷地、輪流地啟功每個設備控制器，當通道為一個設備傳送完一位元組後，就轉去為另一個設備服務。當通道為某一設備傳送數據時，其他設備可以並行地工作，準備需要傳送的數據位元組或處理收到的數據位元組。這種輪流服務的機制是建立在主機的速度比外沒的速度高得多的基礎之上的，它可以提高系統的工作效率。

選擇通道

對於高速的設備，如磁碟等，要求較高的數據傳輸速度。對於這種高速傳輸，通道難以同時對多個這樣的設備進行操作，只能一次對一個設備進行操作。這種通道稱為選擇通道，它與設備之間的傳輸一直維持到設備請求的傳輸完成為止，然後為其他外圍設備傳輸數據。選擇通道的數據寬度是可變的，通道中包含一個保存輸入輸出數據傳輸所需的參數暫存器。參數暫存器包括存放下一個主存傳輸數據存放位置的地址和對傳輸數據計數的暫存器。選擇通道的輸入輸出操作啟動之後，該通道就專門用於該設備的數據傳輸直到操作完成。選擇通道的缺點是設備申請使用通道的等待時間較長。

數組多路通道（又稱成組多路通道）

數組多路通道以數組(數據塊)為單位在若干高速傳輸操作之間進行交叉復用。這樣可減少外設申請使用通道時的等待時間。數組多路通道適用於高速外圍設備，這些設備的數據傳輸以塊為單位。通道用塊交叉的方法，輪流為多個外設服務。當同時為多台外設傳送數據時，每傳送完一塊數據後選擇下一個外設進行數據傳送，使多路傳輸並行進行。數組多路通道既保留了選擇通道高速傳輸的優點，又充分利用了控制性操作的時間間隔為其它設備服務，使通道的功能得到有效發揮，因此數組多路通道在實際系統中得到較多的的套用。特別是對於磁碟和磁帶等一些塊設備，它們的數據傳輸本來就是按塊進行的。而在傳輸操作之前又需要尋找記錄的位置，在尋找的期間讓通道等待是不合理的。數組多路通道可以先向一個設備發出一個尋找的命令，然後在這個設備尋找期間為其他設備服務。在設備尋找完成後才真正建立數據連線，並一直維持到數據傳輸完畢。因此採用數組多路通道可提高通道的數據傳輸的吞吐率。