I/O

Posted 2020-10-23 beaglebone

• input/output（I/O） 设备连接了计算机操作系统和外部世界。最基本的I/O设备包括：键盘，鼠标，显示器，磁盘。每一个I/O设备通过控制器或者适配器与I/O总线连接。控制器指的是设置在IO设备中的芯片，或者设置在主板上。而适配器是插在主板上的卡。二者的作用都是在I/O总线和I/O设备之间传递信息。如下图。
  IO设备与CPU以及内存之间是通过IO总线连接，比如PCI总线。

                       

• 以磁盘的读写为例，看看cpu与IO设备之间的数据是如何交互的；
  当CPU从disk读数据时，CPU通过将 读指令，数据所在的逻辑块（数据开始扇区和从出事扇区往后读取的连续扇区个数），以及目标内存地址，写入与磁盘相关联的内存映射地址，从而启动磁盘读取，这种指令+数据 就是一次IO。而磁盘控制器读取相应的块，然后在DMA模式下传递数据到内存（送CPU开始发送的那个目标内存地址中）。当数据传送完成，磁盘控制器还会产生一个中断发送给CPU。
  因此I/O就是一个将数据在内存和外部设备之间相互传递过程。
  读操作就是将I/O设备的数据拷贝到内存，写操作就是将内存中数据拷贝到设备。
  
  
• 而进一步，我们看看数据库的I/O。数据库的数据也是存储在磁盘中，因此数据库的存取就是对磁盘数据的读写。
  数据库读取中的连续IO表示本次IO给出的初始扇区地址和上一次IO的结束扇区地址是连续的，这样磁头几乎不用进行换道，或者换道的时间极短。反之，随机IO，会导致读取效率低下，因为磁头不停的换道。