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  3. I/O控制方式有几种?各有什么特点?

I/O控制方式有几种?各有什么特点?

admin2016-06-30  30
问题 I/O控制方式有几种?各有什么特点?
选项
答案I／O控制方式的发展经历了四个阶段：程序查询方式，I／O中断方式，DMA方式和I／O通道方式。 (1)程序查询方式。在早期计算机或现代一些简单的微型计算机系统中，采用程序查询I／O方式。程序查询是一种用程序直接控制I／O操作的方式。CPU与外设的活动本质上是异步的，为了实现CPU与外设间的信息传送，CPU必须重复测试外设的状态，仅当外设是处在准备好的状态时，CPU才能与外设交换信息。所以，在程序查询I／O方式的接口电路中必须设置一状态端口，以使CPU通过执行输入指令了解外设的状态。当采用程序查询传送方式时，每当程序要使用某一外设进行I／O操作时，CPU要执行一段循环测试程序，以实现在外设准备好时执行一条输入／输出指令，进行一个字节或字的数据传送操作。在这种方式下，CPU的大量时间消耗在等待输入／输出的循环检测上，使CPU与外设串行工作，严重影响了CPU和外设的使用效率，致使整个系统效率很低。 (2)I／O中断方式。引入中断技术后，每当设备完成I／O操作时，便向CPU发出中断请求信号，通知CPU外设已准备好，可以进行数据传送操作。这样，CPU一旦启动I／O设备后便可执行其他程序，仅在收到I／O中断请求时才执行其中断服务程序，进行I／O处理和I／O操作。程序中断传送方式改善了CPU的利用率，并使CPU与外设并行操作。但I／O数据的处理和I／O操作的控制都是由CPU承担的，仍然消耗了CPU不少时间。 (3)直接存储器访问(DMA)方式。虽然I／O中断方式比程序查询方式更有效，但须注意，它仍是以字节或字为单位进行输入／输出的，每当完成一个字节或字时，控制器便要向CPU请求一次中断。换言之，采用I／O中断方式时的CPU，是以字节或字为单位进行干预的。如果将这种方式用于块设备的I／O，显然是低效的。例如，为了从磁盘中读出1 KB的数据块，需要中断CPU 1 K次。为了进一步减少CPU对I／O的干预而引入了直接存储器访问(DMA)方式。 (4)I／O通道方式。I／O通道方式是DMA方式的发展，它会进一步减少对CPU的干预，即把对一个数据块的读(或写)为单位的干预，减少为对一组数据块的读(或写)，为单位的干预。I／O通道有自己的指令系统，即通道程序，可以与CPU并行操作，独立管理外设和实现主存和外设之间的信息传输，使CPU摆脱了繁忙的I／O操作。在配置通道的计算机系统中，不仅能实现CPU与通道的并行操作，而且通道与通道、各通道的外设之间均能实现并行操作，因而有效地提高了整个系统的使用效率。
解析
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