輸入輸出系統的特點

異步

IO系統相對于處理機是異步工作的
外設通常只要開始和結束時需要處理機干預
解決方法：
自治控制----即將處理機和外設功能剝離

實時

對于不同外設需要完成的功能不同，處理機需要對不同速度，不同傳輸方式（一個字符，多個字符）的外設進行多種相應。
如果錯過服務時間，則可能丟失數據
因此需要多種方式響應。
解決方法：
將設備按工作方式和工作速度分類，cpu可以通過不同控制對各種設備進行操作。

與設備無關

什么叫設備無關？
計算機系統的輸入輸出設備種類、型號、規格繁多，所以必須屏蔽設備的物理特性，向用戶提供一個統一、簡便的使用接口
串行接口、并行接口

針對3種特性提出3種設計：
異步 ------- 自治控制
實時 ------- 層次結構（）
與設備無關 --------- 分類處理(字符設備/ 塊設備)

不同的輸入輸出方式

程序控制

只要一啟動設備，cpu不斷通過程序查詢io設備準備好了沒，這個過程中，cpu“原地踏步”，一般不能與外設并行工作。if設備未準備好則繼續查詢；if查詢得到設備已經準備好，則將數據從io接口送至CPU，再由cpu送到主存。

該方式有4個特點：
(1)何時對何設備進行輸入輸出操作受CPU控制。
(2)CPU要通過指令對設備進行測試才能知道設備的工作狀態。
如：閑、準備就緒、忙碌等
(3)數據的輸入和輸出都要經過CPU。
(4)用于連接低速外圍設備，如終端、打印機等

缺點：
time-consuming 效率不高
cpu wait

if要管理多臺設備時：

中斷輸入輸出

cpu在啟動io設備之后，不查詢設備是否已經就緒，繼續執行自身程序，當io設備準備好的時候并給cpu發出中斷請求(io interrupt when ready)，再給予響應。
特點：
(1)CPU與外圍設備能夠并行工作。
(2)能夠處理例外事件。
(3)數據的輸入和輸出都要經過CPU。
(4)用于連接低速外圍設備。

DMA

雖然中斷方式能夠提高效率，但是仍然需要占用cpu的寄存器，如果io設備能直接與主存交換信息不占用cpu寄存器，可進一步提高cpu的效率。
主存（dram）工作速度應與高速設備進行匹配，通過dma建立數據通路。因此dma的方式以主存為中心。

DMA的特點：

外圍設備的訪問請求直接發往主存儲器，數據的傳送過程不需要CPU的干預。主存將外圍設備的訪問設置最高優先級。

全部用硬件實現，不需要做保存現場和恢復現場等工作。

DMA控制器復雜，需要設置數據寄存器、設備狀態控制寄存器、主存地址寄存器、設備地址寄存器和數據交換個數計數器及控制邏輯等。

在DMA方式開始和結束時，需要處理機進行管理。

目前使用的DMA方式實際上有如下三種：

(1)周期竊取方式：

所以主存和io設備之間有一條通路，如果出現dma和cpu同時訪問主存，cpu總是將總線占有權讓給dma，這也稱為dma竊取。而竊取的時間為一個存取周期，因此dma竊取=周期竊取。

在每一條指令執行結束時，CPU測試有沒有DMA服務申請。
借用CPU完成DMA工作流程。包括數據和主存地址的傳送，交換個數計數器減1，主存地址的增值及一些測試判斷等。

• 周期竊取方式的優點是硬件結構簡單，比較容易實現。
• 缺點是在數據輸入或輸出過程種實際上占用了CPU的時間。

(2)直接存取方式：
整個工作流程全部用硬件完成。
優點與缺點正好與周期竊取方式相反。

(3)數據塊傳送方式：
在設備控制器中設置一個比較大的數據緩沖存儲器。設備控制器與主存儲器之間的數據交換以數據塊為單位，并采用程序中斷方式進行。

采用數據塊傳送方式的外圍設備有軟盤驅動器、行式打印機、激光打印機、卡片閱讀機、繪圖儀等。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的输入输出系统1 ----- 特性 输出输出方式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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