數字調節器

[拼音]：shuru-shuchu kongzhi xitong

[英文]：input-output control system

在計算機中對外圍裝置實施控制的系統。它包含同輸入輸出操作有關的硬體、軟體和輸入-輸出裝置控制器等。輸入-輸出裝置和輔助儲存器都須通過輸入-輸出控制系統同中央處理器和主儲存器交換資料。輸入-輸出控制系統的主要功能是：

（1）向外圍裝置傳送動作命令；

（2）控制輸入輸出資料的傳送；

（3）檢測外圍裝置的狀態。

早期的計算機，由中央處理器直接控制外圍裝置。60年代初引入中斷系統，使外圍裝置能和中央處理器並行工作。以後又研究出輸入-輸出控制系統直接控制主儲存器存取資料的方式。隨著分時系統的出現，要求許多外圍裝置高效率地並行工作。於是在60年代中期研製出專門執行輸入輸出操作的通道和外圍處理機，遂成為大、中型計算機輸入-輸出控制系統的主要形式。

各種輸入-輸出控制系統的系統結構按控制方式分為中央處理器程式控制、直接儲存器存取控制和輸入－輸出處理機控制三種方式。

中央處理器程式控制方式

輸入和輸出操作的執行（包括外圍裝置和主儲存器之間的資料傳送）全部由中央處理器通過指令直接控制。中央處理器直接控制外圍裝置的啟動、停止、執行方式和資料傳送長度。輸入時，中央處理器先從外圍裝置接收資料，再將資料送到主儲存器。輸出時，中央處理器先從主儲存器取出資料，再發送到外圍裝置。藉助中斷系統，中央處理器能同一臺或若干臺外圍裝置並行工作（圖1）。這種方式的結構簡單，但輸入輸出佔用中央處理器的時間太多，影響整機效率。它只適用於外圍裝置速度較慢且臺數不多的小型或微型計算機。

直接儲存器存取控制方式

輸入輸出裝置同主儲存器之間的資料傳送由輸入輸出控制系統直接控制，至於其他控制操作，例如外圍裝置的啟動和狀態檢測等，仍由中央處理器控制（圖2）。這種方式常用成組傳輸形式傳送資料。成組傳輸就是每次連續傳送一組資料，並且這組資料的位元組數是預先置定的。

在直接儲存器存取方式的輸入輸出控制過程中，首先通過中央處理器在直接儲存器存取控制器（簡稱 DMA控制器）中裝入必要的輸入輸出控制資料，例如傳輸方式、主儲存器起始地址、外圍裝置編號和成組傳輸位元組數等。然後中央處理器啟動 DMA控制器和外圍裝置控制器使之動作，中央處理器繼續執行主程式。當外圍裝置需要傳送資料時，便向DMA控制器傳送請求訊號，DMA控制器響應後直接控制並完成外圍裝置和主儲存器之間的資料傳送。每次傳送一個數據後，DMA控制器計數一次並修改主儲存器存取地址，為下一次傳送作好準備。重複執行上述的傳送、計數和地址修改操作，直到傳送位元組數達到成組傳輸的設定數為止。最後，外圍裝置和DMA控制器復原、控制過程到此結束。

DMA 控制器對主儲存器存取資料常採用週期挪用方式，即是在中央處理器執行程式期間 DMA控制器為存取資料，強行插入使用主儲存器若干週期。在週期挪用期間，中央處理器僅處於等待使用儲存器的狀態，中央處理器本身的資料和狀態不受干擾。這種方式適用於外圍裝置速度較快而臺數不多的情況（如磁碟機、磁帶機），多用於小型、微型計算機。對於大、中型計算機、外圍裝置速度較快而且臺數較多，需要應用通道或外圍處理機控制方式。

輸入-輸出處理機控制方式

在這種控制方式的輸入-輸出控制系統中，有專門的處理機執行輸入-輸出的主要操作，包括外圍裝置的控制、檢測和輸入－輸出的資料傳送等。輸入－輸出處理機和中央處理器並行操作。輸入－輸出處理機有通道控制和外圍處理機控制兩種方式。

通道控制方式

通道是專門用於控制輸入輸出過程的處理機，它在系統中與其他部件和外圍裝置的關係如圖3。它有自己的指令和程式，分別稱為通道指令（或稱通道控制字）和通道程式。通道按通道指令對外圍裝置實施控制的過程是：首先中央處理器轉入輸入－輸出管理程式，在主儲存器形成通道程式並啟動通道，然後中央處理器返回原來程式繼續執行。接著通道啟動相應的外圍裝置，再從主儲存器的通道程式中讀取通道指令並一一執行。通道完成按通道程式所要求的資料傳送以後，便向中央處理器發出中斷訊號。中央處理器響應後進行必要的登記和善後處理，再返回原來的程式繼續執行下去。