设备I/O控制方式

I/O控制方式主要有程序查询方式、中断方式、DMA方式和通信方式。

1、程序查询方式

  程序查询方式也称为程序轮询方式，该方式采用用户程序直接控制主机与外部设备之间输入/输出操作。CPU必须不停地循环测试I/O设备的状态端口，当发现设备处于准备好(Ready)状态时，CPU就可以与I/O设备进行数据存取操作。这种方式下的CPU与I/O设备是串行工作的，输入/输出一般以字节或字为单位进行。这个方式频繁地测试I/O设备，I/O设备的速度相对来说又很慢，极大地降低了CPU的处理效率，并且仅仅依靠测试设备状态位来进行数据传送，不能及时发现传输中的硬件错误。但是这种方式的过程很简单，易理解，并且不需要额外硬件。

2、中断方式

  当I/O设备结束(完成、特殊或异常)时，就会向CPU发出中断请求信号，CPU收到信号就可以采取相应措施。当某个进程要启动某个设备时，CPU就向相应的设备控制器发出一条设备I/O启动指令，然后CPU又返回做原来的工作。CPU与I/O设备可以并行工作，与程序查询方式相比，大大提高了CPU的利用率。但是在中断方式下，同程序查询方式一样，也是以字节或字为单位进行。但是该方法大大降低了CPU的效率，因为当中断发生的非常频繁的时候，系统需要进行频繁的中断源识别、保护现场、中断处理、恢复现场。这种方法对于以“块”为存取单位的块设备，效率是低下的。

3、DMA(直接内存存取)方式

  DMA方式也称为直接主存存取方式，其思想是：允许主存储器和I/O设备之间通过“DMA控制器(DMAC)”直接进行批量数据交换，除了在数据传输开始和结束时，整个过程无须CPU的干预。每传输一个“块”数据只需要占用一个主存周期。

  DMA方式下，一个完整的数据传输过程：

  1)DMA初始化

  当进程需要I/O设备进行数据输入输出时，CPU对DMA控制器初始化，并向I/O端口发出操作命令，提供准备传输的数据起始地址，需要传送的数据长度等信息送入到DMA控制器中的主存地址寄存器和传送字节计数器中。

  2)DMA传输

  DMA控制器获得总线控制权后，进行输出读写命令，直接控制主存与I/O设备之间的传输。在DMA控制器的控制下，数据传输过程中不需要CPU的参与。

  3)DMA结束

  当完成本次数据传输后，DMA控制器释放总线控制权，并向I/O设备端口发出结束信号。

4、I/O通道控制方式

  通道(Channel)也称为外围设备处理器、输入输出处理机，是相对于CPU而言的。是一个处理器。也能执行指令和由指令的程序，只不过通道执行的指令是与外部设备相关的指令。是一种实现主存与I/O设备进行直接数据交换的控制方式，与DMA控制方式相比，通道所需要的CPU控制更少，一个通道可以控制多个设备，并且能够一次进行多个不连续的数据块的存取交换，从而大大提高了计算机系统效率

  通道的类型

 1)字节多路通道

  2)数组选择通道

  3)数组多路通道