Прежде чем закончить эту тему и продолжить обсуждение ввода-вывода, следует отметить, что IOP можно использовать не только для функций управления вводом-выводом. Совершенно ясно, что IOP — это полноценный процессор со своей собственной ОС и прикладными программами. Он также имеет непосредственный доступ к основной памяти и, посредством шины ввода-вывода, к дисковой системе AS/ 400. Таким образом, IOP годится и для выполнения пользовательских приложений, и такая возможность интенсивно реализуется в AS/400. Подробнее об этом — в следующей главе.
Работа шины ввода-вывода SPD
Каждая плата ввода-вывода SPD предоставляет BCU для одной шины SPD. BCU осуществляет основное управление работой шины. Обычно BCU выполняет восстановление после ошибки и повторное выполнение операции. Он также проводит арбитраж, если несколько IOBU пытаются использовать шину одновременно.
Кроме того, BCU инициализирует шину при каждой загрузке системы, назначая подключенным IOBU логические адреса. Это означает, что к AS/400 может быть подключен новый IOBU, возможно, вместе с новым устройством. При перезагрузке системы новый IOBU конфигурируется автоматически, никакого вмешательства со стороны пользователя не требуется. Эта технология аналогична plug-and-play, применяемой в ПК.
Еще одна функция BCU — назначать каждому устройству приоритет шины. BCU проверяет способность каждого IOBU работать по шине и загружает код в память IOP.
При нормальной работе все коммуникации осуществляются между IOBU. Как говорилось выше, и в качестве IOBU, и в качестве всех IOP на платах адаптеров ввода-вывода SPD функционируют системные процессоры. Обмен информацией всегда происходит между IOBU, начавшим операцию шины (ведущим), и другим IOBU, который был выбран (ведомым).
• Информация передается между IOBU в форме сообщений фиксированной длины или операций прямого доступа к памяти DMA (direct memory access) переменной длины. Во многих вычислительных системах аппаратура DMA позволяет IOBU осуществлять блочную передачу определенного числа слов в основную память и обратно напрямую, без вмешательства процессора.
• Операцию шины можно определить как кратковременное соединение между двумя IOBU. Каждая такая операция шины состоит из двух частей. Сначала ведущий выбирает ведомого, а также определяет тип и направление передачи данных. Вторая часть операции состоит из тактов данных (от 1 до 16), во время которых происходит пересылка данных (за один такт —32 бита).
Шина SPD поддерживает два типа операций: операции устройств и операции памяти. При операции устройств сообщение передается от ведущего к ведомому. Длина сообщения всегда равна 12 байтам. Формат сообщений мы рассмотрим в следующем разделе.
Операция памяти позволяет осуществлять пересылку DMA между памятью IOP на плате адаптера и основной памятью системы. Пересылка управляется ведущим, который устанавливает соединение и определяет направление пересылки. Максимальное число байтов, пересылаемое за одну операцию памяти — 64 (4 байта за такт Г16 тактов данных = 64).
В ходе операции и системный процессор, и IOP могут функционировать и как ведущий, и как ведомый. При выполнении операции памяти системный процессор может быть как ведущим, так и ведомым, а IOP — только ведущим. Последнее ограничение означает, что данные никогда не пересылаются из памяти одного IOP в память другого IOP, то есть, что по шине SPD невозможен ввод-вывод типа «точка-точка». Следовательно, чтобы переслать, например, данные непосредственно от дискового IOP к IOP ленты, надо обязательно использовать основную память. Это снижает общую гибкость структуры системы.
Хочу еще раз напомнить, что в этом разделе мы обсуждаем только шину SPD. IOP PCI также управляют платами адаптеров, подключенных к шине PCI. Но так как шина PCI синхронна, и адаптеры не требуют установки собственных отдельных процессоров, то управление и протоколирование гораздо проще.
Операции ввода-вывода в AS/400
Теперь от аппаратной архитектуры ввода-вывода AS/400 перейдем к совместной работе OS/400, SLIC и аппаратуры при выполнении операции ввода-вывода для прикладной программы. Сначала рассмотрим объекты, поддерживающие ввод-вывод, затем — многоуровневую структуру, включающую OS/400, SLIC и аппаратуру. А в заключение — проследим весь путь ввода-вывода от OS/400 до устройства и обратно.
Объекты поддержки ввода-вывода
Для поддержки ввода-вывода OS/400 и MI используют разные, но тесно взаимосвязанные объекты. В MI таких системных объектов три, в OS/400 — четыре. Проще всего рассмотреть эти объекты с точки зрения способов подключать устройства к AS/400.
Устройство можно подключить непосредственно к плате адаптера ввода-вывода. Чтобы предоставить системе характеристики этого устройства, используется системный объект. Как Вы помните, MI не зависит от нижележащей аппаратуры, включая аппаратуру устройств ввода-вывода, поэтому необходимо логическое, а не физическое описание устройства. Другими словами, нужна информация о том, что некоторое устройство — это принтер, но формат потока данных для этого устройства требуется только на нижнем уровне системы, но не MI. Соответственно, системный объект, используемый MI для описания устройства, называется описанием логического устройства LUD (logical unit description). Эквивалентный объект OS/400 — описание устройства DEVD (device description).
Устройства не обязательно подсоединяются к адаптеру непосредственно. Они могут быть подключены к внешнему контроллеру, а через него — к плате адаптера. Иногда к контроллеру можно подключать несколько устройств, одного или разного типа, но обычно он специализирован для некоторого класса устройств. Например, есть котроллеры коммуникаций, дисков, принтеров и т. д. Системный объект, используемый для описания контроллера на уровне MI, называется описанием котроллера CD (controller description), а эквивалентный объект OS/400 — также описанием котроллера, но обозначается аббревиатурой CTLD (controller description).
Устройства и контроллеры могут подключаться к системе не только локально, но и удаленно с помощью разных типов связи. Системный объект MI для описания линии или сети называется описанием сетиND (network description). OS/400 использует как объект описание линии LIND (line description), так и объект описание сетевого интерфейса NETINTD (interface description).
OS/400 также рассматривает весь ввод/вывод как набор устройств источников-стоков. Вспомните, что OS/400 ничего не «знает» о дисках, а все элементы поверх MI рассматривает как объекты с памятью внутри. С точки зрения OS/400 устройство ввода-вывода — либо источник информации, поступающей в систему извне, либо сток информации, передаваемой из системы. Устройство никогда не используется для хранения информации в системе. Таким образом, весь дисковый ввод-вывод выполняется в SLIC ниже MI.
Компоненты ввода-вывода
4 Денис! Эту сноску — на поля! Таблица по старому изданию, сравнить с новым. Для верстальщика: по-моему, стоит убрать рамку — будет красивее
Таблица 10.1. Язык ввода-вывода
AMQ Очередь свободных сообщений BCT Таблица управления шиной BCU Устройство управления шиной BTM Механизм транспорта шины BUB Блок устройства шины BUM Сообщение устройства шины CAT Управляющая адресная таблица CCB Блок управления подключениями CGCB Блок управления группой подключений CID Идентификатор подключения FBR Запись отклика IOBU Устройство шины ввода-вывода (IOP) IORM Сообщение запроса ввода-вывода IPCF Средство связи между процессами MIRQ Очередь ответов MI RID Идентификатор запроса RRCB Блок управления запросом-ответом SSD Данные источника-стока SSR Запрос источника-стока
Думаю, Вас уже не удивляет, что ввод-вывод, как и практически все остальные компоненты AS/400, оперирует собственной терминологией и набором аббревиатур. Чтобы рассуждать о вводе-выводе, с этими обозначениями4 необходимо познакомиться. Список сокращений, которые я собираюсь использовать в своем рассказе, приведен в таблице 10.1. Это язык ввода-вывода.
Как уже говорилось, сегодня в устройствах ввода-вывода AS/400 все еще преобладает шина SPD. Поэтому рассказ о вводе-выводе в следующих разделах я буду иллюстрировать примерами именно для этой шины, при необходимости, отмечая существенные отличия с вводом-выводом по шине PCI. Впрочем, везде, за исключением самих нижних уровней SLIC, эти различия незначительны. Архитектура ввода-вывода AS/400 предназначена для работы с самыми разными интерфейсами, так что добавление в будущем новых интерфейсов окажет минимальное влияние на существующее системное ПО. И конечно, с точки зрения приложений никаких различий вообще нет; это гарантируется архитектурой, не зависящей от технологии.
