输入输出系统
例6.1 假设一台计算机的I/O处理时间占响应时间的10%，当I/O性能保持不变，而对CPU的性能分别提高10倍和100倍时，该计算机系统的总体性能会发生什么样的变化？
解 假设改进前程序的执行时间为1个单位时间。
如果CPU的性能提高10倍，程序的执行时间（包含I/O处理时间）减少为：
(110%) / 10 + 10% = 0.19
即整机性能只能提高到原来的约5倍，与10相比约50%的CPU性能被浪费在I/O处理上。
如果CPU的性能提高100倍，程序的执行时间减少为：
(1 10%) / 100 + 10% = 0.109
这表示整机性能只能提高约10倍，于100相比约90%的性能被浪费在没有改进的I/O处理上。
因此，提高I/O系统的性能非常重要
I/O系统性能的参数主要有哪些？
(1) 连接特性（哪些I/O设备可以和计算机系统相连接）。
(2) I/O系统容量（I/O系统可以容纳的I/O设备数）。
(3) 响应时间。
(4) 吞吐率。
考虑I/O操作对CPU的打扰情况。
（1）可靠性：系统从某个初始参考点开始一直连续提供服务的能力。
用平均无故障时间MTTF来衡量。
（2）可用性：系统正常工作时间在连续两次正常服务间隔时间中所占的比率。
（3）可信性：服务的质量，即在多大程度上可以合理地认为服务是可靠的。
例6.2 假设磁盘子系统的组成部件和它们的MTTF如下：
（1）磁盘子系统由10个磁盘构成，每个磁盘的MTTF为1000000小时；
（2）1个SCSI控制器，其MTTF为500000小时；
（3）1个不间断电源，其MTTF为200000小时；
（4）1个风扇，其MTTF为200000小时；
（5）1根SCSI连线，其MTTF为1000000小时。
假定每个部件的生存期服从指数分布，同时假定各部件的故障是相互独立的，求整个系统的MTTF。
提高系统组成部件可靠性的方法
有效构建方法（valid construction）
在构建系统的过程中消除故障隐患，这样建立起来
的系统就不会出现故障。
纠错方法（error correction）
在系统构建中采用容错的方法。这样即使出现故障，
也可以通过容错信息保证系统正常工作。
通道处理机：专门负责整个计算机系统的输入/输出工作。通道处理机只能执行有限的一组输入/输出指令。
程序控制、中断和DMA方式管理外围设备会引起两个问题：
(1)所有外设的输入/输出工作均由CPU承担，CPU的计算工作经常被打断而去处理输入/输出的事务，不能充分发挥CPU的计算能力。
(2)大型计算机系统的外设虽然很多，但同时工作的机会不是很多。
通道的功能
(1)接收CPU发来的I/O指令，并根据指令要求选择指定的外设与通道相连接。
(2)执行通道程序
从主存中逐条取出通道指令，对通道指令进行译码，并根据需要向被选中的设备控制器发出各种操作命令。
(3)给出外设中要进行读/写操作的数据所在的地址
如磁盘存储器的柱面号、磁头号、扇区号等。
(4)给出主存缓冲区的首地址
该缓冲区存放从外设输入的数据或者将要输出到外设中去的数据。
(5)控制外设与主存缓冲区之间的数据传送的长度
对传送的数据个数进行计数，并判断数据传送是否结束。
(6)指定传送工作结束时要进行的操作
例如：将外设的中断请求及通道的中断请求送往CPU等。
(7)检查外设的工作状态是否正常，并将该状态信息送往主存指定单元保存。
(8)在数据传输过程中完成必要的格式变换
例如：把字拆分为字节，或者把字节装配成字等。
通道的工作过程
6.6 简述通道完成一次数据传输的主要过程。
答：（1）在用户程序中使用访管指令进入管理程序，由CPU通过管理程序组织一个通道程序，并启动通道。 (2) 通道处理机执行CPU为它组织的通道程序，完成指定的数据I/O工作。 (3) 通道程序结束后向CPU发中断请求。CPU响应这个中断请求后，第二次进入操作系统，调用管理程序对I/O中断请求进行处理。每完成一次输入输出工作，CPU只需要两次调用管理程序，大大减少了对用户程序的打扰
种类：根据信息传送方式的不同，将通道分为三种类型
字节多路通道：为多台低速或中速的外设服务。
以字节交叉的方式分时轮流地为它们服务。
字节多路通道可以包含多个子通道，每个子通道连接一台设备控制器。
选择通道：为多台高速外围设备服务。
在一段时间内只为一台高速外设独占使用。
数组多路通道：适用于高速设备。
每次选择一个高速设备后传送一个数据块（如512B），轮流为多台外围设备服务。
数组多路通道之所以能够并行地为多台高速设备服务，是因为虽然其所连设备的传输速率很高，但寻址等辅助操作时间很长，磁头定位，找扇区，读出数据
通道中的数据传送过程与流量分析
1. 一台计算机系统有一个选择通道、两个数组多路通道、一个字节多路通道。各通道上所接设备如下表所示：