操作系统王道考研 p63 I/O控制方式：程序直接控制方式 中断驱动方式DMA方式通道控制方式

Posted 2022-01-14 karshey

I/O控制方式

知识总览

IO控制方式就是用什么样的方式来控制IO设备的数据读写。

程序直接控制方式

1. CPU说“我要读”。
2. 检查控制器是否准备好
3. 输入设备准备好后将数据传给控制器并告诉它自己准备好了
4. 控制器收到数据后，把它放到数据寄存器，状态为改为0表示准备好了
5. CPU知道设备们准备好了，就把数据寄存器中的数据读入CPU，再放到内存 中。
6. 如果还要继续读，就重复第一步。

流程图：

我们要关注的点：
CPU要不停的轮询检查（即上述的第2步），长期属于忙等状态，利用率低。
每次读写一个字。

中断驱动方式

对程序直接控制方式的改进。由于程序直接控制方式CPU利用率低是因为“忙等”，这里CPU发出读写命令后就把该进程阻塞，这样就不会忙等。

我们要关注：
数据传送的单位：一个字
优点：CPU和IO设备可以并行。
缺点：若是频繁中断则消耗过多CPU的时间。

DMA方式

数据的传送单位——块。
直接从设备到内存或反之，中间不再需要CPU。

DMA控制器：
DMA控制器也是一种IO控制器。

优缺点：
优点：
数据传送单位：一个或多个块。
数据流向：不需要进过CPU。
效率增加，并发性提升。
缺点：
CPU每发出一条IO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的数据块，或要将数据分别写到不同的内存中，CPU要发出多个IO指令，进行多次中断 才行。

通道控制方式

通道：可以理解为弱鸡版的CPU，可以识别并执行一系列的通道指令。
通道像是一个功能完善，办事专业的CPU的小弟

优缺点：
优点：
每次读写一组数据块。
数据在通道的控制下运行。
CPU、通道、IO设备可并行工作，资源利用率很高。

缺点：
需要硬件、麻烦。

总结

四种方式其实可以理解为慢慢==“解放CPU”==的方法。
CPU被解放了（从一直参与，到最后参与一下下，委托（弱一点的）别人帮自己做事，委托（强一点的）别人帮自己做事），就可以去做更多的别的事情。资源利用率自然就高了。

且，传输单位越来越大 （字-字-块-一组块）。

通道：弱鸡版CPU
通道程序：任务清单
（通道程序可见上上张图右下角）