I-O控制方式
用什么样的方式来控制I/O设备的数据读/写
程序直接控制方式
完成一次读/写操作的流程(以读操作为例)
CPU干预的频率:很频繁,I/O操作开始之前、完成之后需要CPU介入,并且在等待I/O完成的过程中CPU需要不断的轮询检查
数据传送的单位:每次读/写一个字
数据的流向:(每个字的读/写都需要CPU的帮助)
- 读操作(数据输入):I/O设备 -> CPU寄存器 -> 内存
- 写操作(数据输出):内存 -> CPU寄存器 -> I/O设备
主要缺点和主要优点:
- 优点:实现简单,在读/写指令之后,加上实现循环检查的一系列指令即可(因此才称为程序直接控制方式)
- 缺点:CPU和I/O设备只能串行工作,CPU需要一直轮询检查,长期处于“忙等”状态,CPU利用率低
中断驱动方式
CPU干预的频率:每次I/O操作开始之前、完成之后需要CPU介入,等待I/O完成的过程中CPU可以切换到别的进程执行
数据传送的单位:每次读/写一个字
数据的流向:(每个字的读/写都需要CPU的帮助)
- 读操作(数据输入):I/O设备 -> CPU寄存器 -> 内存
- 写操作(数据输出):内存 -> CPU寄存器 -> I/O设备
主要缺点和主要优点:
- 优点:与程序直接控制方式相比,在中断驱动方式中,I/O控制器会通过中断信号主动报告I/O已完成,CPU不再需要不停的轮询,CPU和I/O设备可并行的工作,CPU利用率得到明显提升
- 缺点:每个字在I/O设备与内存之间的传输,都需要经过CPU,而频繁的中断处理会消耗较多的CPU时间
DMA方式
CPU干预的频率:仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时,才需要CPU干预
数据传送的单位:每次读/写一个或多个块(注意:每次读写的只能是连续的多个块,且这些块读入内存后在内存中也必须是连续的)
数据的流向:(不再需要经过CPU)
- 读操作(数据输入):I/O设备 -> 内存
- 写操作(数据输出):内存 -> I/O设备
主要缺点和主要优点:
- 优点:数据传输以块为单位,CPU介入频率进一步降低,数据的传输不再需要先经过CPU再写入内存,数据传输效率进一步增加,CPU和I/O设备的并行性得到提升
- 缺点:CPU每发出一条I/O指令,只能读/写一个或多个连续的数据块,如果要读/写多个离散存储的数据块,或者要将数据分别写到不同的内存区域时,CPU要分别发出多条I/O指令,进行多次中断处理才能完成
通道控制方式
与CPU相比,通道可以执行的指令很单一,并且通道程序是放在主机内存中的,也就是说通道与CPU共享内存
总结: