IO系统基本概念

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现代计算机的结构

“I/O”就是“输入/输出”（Input/Output）
I/O设备就是可以将数据输入到计算机，或者可以接收计算机输出数据的外部设备

主机与I/O设备进行交互的方式

I/O接口：又称I/O控制器（I/O Controller）、设备控制器，负责协调主机与外部设备之间的数据传输。

I/O控制器多种多样，也会制定相应的标准，如：用于控制USB设备的IO接口、用于控制SATA 3.0硬盘的IO接口等（I/O控制器就是一块芯片，常被集成在主板上）

I/O控制方式简介

数据流：键盘->IO接口的数据寄存器->数据总线->CPU某寄存器->主存
CPU如何控制键盘I/O的完成？
1.程序查询方式：CPU不断轮询检查I/O控制器中的“状态寄存器”，检测到状态为“已完成”之后，再从数据寄存器取出输入数据。

2.程序中断方式：等待键盘I/O时CPU可以先去执行其他程序，键盘I/O完成后I/O控制器向CPU发出中断请求，CPU响应中断请求，并取走输入数据。

如果对于快速I/O设备，如“磁盘”，每准备好一个字就给CPU发送一次中断请求，那么就会使CPU需要花大量的时间来处理中断服务，CPU利用率严重下降。因此遇到这种情况需要用DMA控制方式。

DMA控制方式

注：DMA接口，即DMA控制器，也是一种特殊的I/O控制器
DMA控制方式：主存与高速I/O设备之间有一条直连数据线（DMA总线）。CPU向DMA接口发出“读/写”命令，并指明主存地址，磁盘地址，读写数据量等参数。
DMA控制器自动控制磁盘与主存的数据读写，每完成一整块数据读写，才向CPU发出一次中断请求。

通道控制方式

通道：可以理解为是 “弱鸡版的CPU”。通道可以识别并执行一系列通道指令，通道指令种类、功能通常比较单一。

I/O系统基本组成