1、I/O设备的概念、分类

基础知识思维导图什么是I/O设备？分类I/O控制器思维导图I/O控制器功能I/O控制器的组成内存映像I/O vs 寄存器独立编址I/O控制方式1、程序直接控制方式2、中断驱动方式3、DMA方式(直接存储器存取)4、通道控制方式对比

基础知识

思维导图

什么是I/O设备？

分类

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I/O控制器

思维导图

I/O控制器功能

I/O控制器的组成

内存映像I/O vs 寄存器独立编址

I/O控制方式

1、程序直接控制方式

为解决上述方式中的缺点，产生了中断驱动方式

2、中断驱动方式

与程序直接控制相比，区别是：

1、在CPU发出读/写命令后，可将等待I/O的进程阻塞，先切换到别的进程执行

2、I/O完成后，控制器会向CPU发出一个中断信号，CPU检测到中断信号后，会保存当前进程的运行环境信息，转去执行中断处理程序处理该中断。

3、CPU从I/O控制器读一个字的数据传送到CPU寄存器，再写入主存

问题：中断处理过程中需要保存、恢复进程的运行环境，这个过程是需要一定时间开销的。可见，如果中断发生的频率太高，也会降低系统性能；每个字在I/O设备与内存之间的传输，都需要经过CPU。为此提出来DMA方式。

3、DMA方式(直接存储器存取)

1、CPU到I/O的操作都交由DMA控制器完成，数据的传输不在经由CPU处理，CPU仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需要干预。

2、区别于中断驱动方式，多加入一个DMA控制器用于数据传输。

3、DMA控制器：

1、从DMA控制图中可知，内存到I/O设备的数据传输通过DMA就可以完成，该不需要CPU的干预，大大提高了CPU与I/O设备间的并行效率

2、CPU只是负责发出对I/O设备的请求以及接收当数据传输完成后的中断

4、通道控制方式

通道控制方式区别于DMA方式：当CPU请求I/O设备时，会先在内存的任务清单中添加任务，然后通道检查内存中的任务清单，若有任务则由通道负责与I/O设备的数据传输。所以每次可以进行一组数据块的读写。

对比

操作系统之I/O管理：1 I/O控制器 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)