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IO控制方式

目录

设备控制器

IO设备中的电子部件。又称设备适配器、IO控制器、IO控制接口,简称IO模块或IO接口。

设备控制器包括状态/控制寄存器、数据缓冲寄存器、地址译码器和IO控制逻辑、外设接口控制逻辑

IO方式

轮询方式

处理器向控制器发送IO命令,重复该过程直到设备准备就绪。

CPU需要等待设备,需要参与数据传送。

中断方式

处理器发送IO命令,然后继续执行其他质量。控制器就绪后发起中断,进行数据读写。

CPU不需要等待设备,参与数据传送。

DMA方式

处理器向DMA模块发送IO命令,随后继续执行其他工作,DMA模块负责传送全部数据。数据传送结束后,DMA中断处理器。

CPU不需要等待设备,只在数据传送的开始和结束时参与。

CPU会将总线的占有权短暂让给DMA以让其访问内存,对CPU和主存的数据交换影响不大

IO通道

又称通道控制器、IO处理器。设备控制器包含自身专用的处理器和通道程序。

IO指令不再由处理器执行,而是存在主存中,由IO通道所包含的处理器执行。

采用四级连接:处理器、通道、控制器、设备

流程:

  • CPU遇到IO请求,启动指定通道
  • 启动成功后,通道开始控制IO设备进行操作,CPU执行其他任务
  • IO操作完成后,IO通道发出中断,CPU进行处理。

CPU和通道并行工作

总线

单总线

将CPU、主存和IO模块连接在同一组总线上

优点:结构简单,易于扩充

缺点:主存和IO模块共用总线;设备增多会造成总线变长;无法适用于大量高速设备。

三级总线

主存和Cache通过主存总线传输,主存总线和扩展总线上的IO设备间通过扩展总线接口缓存传送数据。

优点:主存和IO间的数据传送和处理器活动分离,可以支持更多的IO设备

缺点:不适用于IO设备速率相差太大的情形

南北桥模型

通过存储总线、PCI总线、E(ISA)总线分别连接主存、高速IO设备和低速IO设备实现

优点:可以支持不同数据速率的IO设备

采用IO通道的多级总线

支持CPU、主存和多个IO通道间的数据传送

支持IO通道和IO控制器,以及IO控制器和设备之间的数据传送