1. 程序直接控制方式:
适用场景:适用于外部设备少,且设备速度较慢,CPU的速度远大于外部设备速度的情况。
工作原理:CPU直接控制外部设备与内存之间的数据传送,即CPU不断查询外部设备是否已准备好,如已准备好则进行数据的实际传送。
特点:CPU的利用率较低,因为大部分时间都在等待外部设备的准备。
2. 中断驱动方式:
适用场景:适用于外部设备较多,且设备速度相对较快,CPU需要同时处理多个外部设备的情况。
工作原理:当外部设备准备好数据传输时,会向CPU发送中断请求,CPU暂停当前程序,转去处理外部设备的数据传输,待数据传输完成后,再回到原来的程序继续执行。
特点:提高了CPU的利用率,但会打断原来的程序执行,可能会带来一定的开销。
3. DMA(直接内存访问)方式:
适用场景:适用于需要高速、大量数据传输的情况,如磁盘、网络等。
工作原理:DMA控制器接管了CPU与内存之间的数据传输,数据直接从内存传输到外部设备,或者从外部设备传输到内存,不需要CPU的参与。
特点:CPU的利用率最高,因为数据传输过程中不需要CPU的参与。
4. 通道方式:
适用场景:适用于需要高速、大量数据传输,且希望CPU能够并行处理多个外部设备的情况。
工作原理:通道是一个独立的、专门负责数据传输的处理器,它接管了CPU与内存之间的数据传输,同时CPU可以并行处理其他任务。
特点:CPU的利用率高,因为数据传输过程中不需要CPU的参与,且可以并行处理多个外部设备。
5. I/O处理机方式:
适用场景:适用于需要高速、大量数据传输,且希望CPU能够完全从I/O操作中解脱出来,专注于执行其他任务的情况。
工作原理:I/O处理机是一个独立的、专门负责I/O操作的处理器,它接管了CPU与内存之间的数据传输,同时CPU可以并行处理其他任务。
特点:CPU的利用率最高,因为数据传输过程中不需要CPU的参与,且可以并行处理多个外部设备。
这五种IO控制方式各有其特点和适用场景。在实际应用中,需要根据具体的需求和条件选择最合适的IO控制方式。例如,如果外部设备较少且速度较慢,可以选择程序直接控制方式;如果外部设备较多且速度较快,可以选择中断驱动方式或DMA方式;如果需要高速、大量数据传输,可以选择通道方式或I/O处理机方式。通过选择合适的IO控制方式,可以提高系统的性能和效率。
