输入输出技术(I/O控制方式) 原创

1.1 核心概念

I/O控制方式要解决的根本问题是：。 其演进历程的核心思路是，将CPU从繁重的I/O事务中解放出来，提高整个系统的效率。

1.2 四种主要I/O控制方式对比（重点表格）

控制方式	程序查询方式	中断方式	DMA方式	输入/输出处理机（I/O Processor, IOP）
核心思想	CPU	外设	直接控制	管理
数据传输	CPU ←→ I/O	CPU ←→ I/O	←→ I/O	←→ I/O
CPU干预程度		（每次传输都中断）	（仅开始时干预）	（只需发启动命令）
数据单位	字(Word)	字(Word)
主要优点	接口简单，易于实现	利用率比程序查询高	传输速率高，	，并行性最好
主要缺点	CPU利用率	，仍消耗大量CPU时间	硬件电路复杂	硬件电路最复杂
适用场景	简单、低速设备（如按键）	中、低速设备（如打印机）	（如磁盘、光盘）	大型机、高性能服务器

1.2.1 程序控制查询方式 (Programmed I/O)

• 在完成数据的输入/输出中，整个输入/输出过程是在。
• 这种方式还可以发分为以下两种
  1. 无条件传送方式：无条件的与CPU交换数据。
  2. 程序查询方式：先通过CPU查询外设状态，准备好之后再与CPU交换数据。
• 特点：CPU利用率。

1.2.2 中断方式 (Interrupt-Driven I/O)

• 利用中断机制，是I/O系统在于外设交换数据时，，可以抽身处理其他系统任务 ，待外设准备好数据后向CPU发送，CPU收到信号后来进行数据交换 ，提高了系统效率。
• 特点：每次（中断）CPU都要停下手中的活去处理。。

1.2.3 直接存储器存取方式 (DMA, Direct Memory Access)

• 直接存储器存取方式，是在存储器与I/O设备之间直接传送数据，CPU向DMA控制器下达指令后就 ，由DMA控制器，直接在外设和内存之间开辟一条 ，地传输数据，当一整块数据传送完成再发出通知CPU。

• 特点： 。

注意

• 。
• 数据传输过程中。
• 仅在传输开始和结束时需要CPU处理。

1.2.4 输入/输出处理机（I/O Processor, IOP）

• 输入/输出处理机是一个专用的处理机，用于完成主机的输入/输出操作。IOP完成对外设数据的输入/输出
• 特点：。

1.2.5演进总结

演进方向：程序查询 -> 中断 -> DMA -> 通道
核心变化：。