网络工程师 (10)设备管理

前言

       设备管理中的数据传输控制方式是确保设备与内存(或CPU)之间高效、准确地进行数据传送的关键。

一、程序直接控制方式

1.工作原理

       由CPU发出I/O指令,直接控制数据的传输过程。CPU需要不断查询外设的状态,以确定数据是否传输完成。

2.优点:

       其工作过程简单,不需要额外的硬件支持。

3.缺点:

  1. CPU和外围设备只能串行工作,这限制了数据传输的效率。
  2. CPU在一段时间内只能和一台外围设备交换数据信息,无法实现设备之间的并行工作,进一步降低了系统的整体性能。
  3. 程序直接控制方式通常只适用于CPU执行速度较慢且外围设备较少的系统。

二、中断控制方式

1.工作原理

       当外设准备好数据或需要发送数据时,会向CPU发出中断请求。CPU在接收到中断信号后,暂停当前正在执行的程序,转而执行中断处理程序,完成数据的传输。传输完成后,CPU再返回到被中断的程序继续执行。

2.优点:

  1. 它显著提高了CPU的利用率,因为CPU可以在等待外设准备数据时执行其他任务。
  2. 它实现了设备之间的并行工作,提高了系统的整体性能。

3.缺点:

  1. 每次数据传输都需要中断CPU,这会增加CPU的中断处理负担。
  2. 如果中断处理不当,可能会导致数据丢失或系统崩溃。

三、直接存储器存取(DMA)方式

1.工作原理

       DMA方式允许硬件设备与内存之间直接进行数据交换,无需CPU的介入。DMA控制器负责控制整个数据传输过程,包括数据的读取、写入和传输结束后的中断处理。CPU只需在数据传输开始时进行初始化操作,并在传输结束后处理中断即可。

2.优点:

  1. 它显著提高了数据传输的效率,因为CPU无需参与数据传输的每一个步骤。
  2. 它减少了CPU的负担,使得CPU可以专注于执行其他任务。

3.缺点:

          DMA方式也需要额外的DMA控制器硬件支持,这增加了系统的成本。

四、通道控制方式

1.工作原理

       通道是一种特殊的处理器,它负责控制I/O设备与内存之间的数据传输。通道通过执行通道程序来管理数据传输的过程。CPU只需在数据传输开始时发出启动指令,并在传输结束后处理中断即可。通道控制方式进一步减轻了CPU的负担,并提高了数据传输的效率和可靠性。

2.优点:

  1. 它实现了CPU、通道和I/O设备之间的并行工作,进一步提高了系统的整体性能。
  2. 通道负责数据传输的具体过程,进一步减轻了CPU的负担。
  3. 通道控制方式具有较高的灵活性和可扩展性,可以适应不同类型和规模的I/O设备。

3.缺点:

       通道控制方式需要额外的通道硬件支持,并且通道程序的设计和维护需要一定的技术水平和经验。

 结语  

即使是在最绝望的时刻

也要保持微笑

!!!

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