5.1.1 I/O设备

1. I/O设备的类型

1. I/O设备分类的重要指标：
   1. 设备使用特性
   2. 数据传输速率
   3. 数据传输单位
   4. 设备共享属性
2. 按设备的使用特性分类
   1. 存储设备。如磁盘、磁带等； 特点是容量大，价格便宜。
   2. 输入/输出设备。如：键盘、显示器等， 可以接收用户的命令，显示命令的执行结果。
3. 按传输速率的高低，可分为：
   1. 低速设备，指传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节 的一类设备。如：键盘、 鼠标器等。
   2. 中速设备，指传输速率在每秒钟数千个字节至数万个字节 的一类设备。如：行式打印机、激光打印机等。
   3. 高速设备，指其传输速率在每秒钟数万个字节至数兆字节 的一类设备。如：磁带机、 磁盘机、 光盘机等。
4. 按信息交换的单位分类
   1. 块设备，用于存储信息,属于有结构设备。其传输速 率较高；可寻址，即可随机地读/写任一块。
   2. 字符设备，用于数据的输入和输出。 其基本单位是 字符， 故称为字符设备。
5. 按设备的共享属性分类
   1. 独占设备。如：打印机。
   2. 共享设备。 指在一段时间内允许多个进程同时访问 的设备。如：磁盘。
   3. 虚拟设备。 指通过虚拟技术，将一台独占设备变换 为若干台逻辑设备，供若干进程同时使用。如虚拟打 印机
6. 设备与控制器间的接口
   1. 
   2. 数据信号线：用于在设备和设备控制器之间传送数据信号。
      1. 对于输入设备，由外界输入的信号经转换器转换后所形成的数 据，先送入缓冲器中，当数据量达到一定的字符数后，再从缓冲器 通过一组数据信号线传送给设备控制器。
      2. 对于输出设备，将从设备控制器，经过数据信号线传送来的一 批数据，先暂存于缓冲器中，经转换器适当转换后，再逐个字符地 输出。
   3. 控制信号线： 作为由设备控制器向I/O设备发送控制信号时的通路。 规定了设备将要执行的操作，如：
      1. 读操作：指由设备向控 制器传送数据；
      2. 写操作：从控制器接收数据。
   4. 状态信号线 用于传送指示设备当前状态的信号
      1. 正在读；
      2. 读完成等。

5.1.2 设备控制器

设备控制器是CPU与I/O设备之间的接口，接收从CPU发 来的命令，去控制I/O设备工作，使CPU从繁杂的设备控制事 务中解脱出来。 设备控制器是一个可编址的设备，可连接多个设备，使 每个设备地址对应一个设备。 设备控制器通常做成电路卡形式，称为接口卡。如打印 卡、显卡等。

1. 设备控制器的基本功能
   1. 接收和识别命令
   2. 数据交换
   3. 标识和报告设备的状态
   4. 地址识别
   5. 数据缓冲
   6. 差错控制

5.1.3 I/O通道

1. IO通道的引入
   1. I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O 指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O 操作。
   2. I/O通道又与一般的处理机不同：
      1. 其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单， 所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令；
      2. 通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是 放在主机的内存中的，通道与CPU共享内存。
   3. I/O通道类型
      1. 字节多路通道
         1. 字节多路通道是一种按字节交叉方式工作的通道。它 包含许多非分配型子通道，每个通道连接并控制一台I/O 设备，这些子通道按照时间片轮转方式，共享主通道。

1. 数组选择通道
   1. 数组选择通道可以连接多台高速设备，但只含有一个分配型子通道， 在一段时间内只能执行一道通道程序，控制一台设备进行数据传送， 致 使当某台设备占用了该通道后，便一直由它独占，即使它无数据传送， 通道被闲置，也不允许其它设备使用该通道，直至该设备传送完毕释放 该通道。
2. 数组多路通道
   1. 数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多 路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而 形成的一种新通道。被广泛地用于连接多台高、中速的外 围设备。

1. 

5.1.4 总线系统

计算机系统中的各部件，如CPU、主存、I/O设备之间的 联系，都是通过总线实现的。 总线性能是用总线的时钟频率、带宽、传输速率等指 标来衡量的。

1. ISA总线是为了1984年推出的80286型微机而设计 的总线结构。其总线的带宽为8位，最高传输速率为2Mb/s。
2. EISA总线是扩展ISA总线，其带宽为32位，总线 的传输速率高达32Mb/s，可以连接12台外部设备。
3. 局部总线，是指将多媒体卡、高速LAN网卡、高 性能图形板等，从ISA总线上卸下来，再通过局部总 线控制器，直接连接到CPU总线上，使之与高速CPU总 线相匹配，而打印机、传真机、CDROM等仍挂在ISA总 线上。
4. VESA总线带宽32位，最高传输速率132M b/s。
5. PCI总线支持64位系统，最高传输速率132Mb/s；在 CPU与设备之间插入一个管理层，协调数据传输，提供一 致的接口。

5.2 I/O 控制方式

5.2.1 程序I/O方式

5.2.2 中断驱动I/O控制方式

5.2.3 直接存储器访问DMA控制方式

5.2.4 I/O通道控制方式

5.2.1 程序I/O方式

1. 5.2.1 程序I/O方式
   1. 早期的计算机系统中， 没有中断系统，所以CPU和I/O设备进行通信，传输数据时CPU速度远快于I/O设备，于是CPU需要不断测试I/O设备，看其是否完成了传输。
   2. 
   3. 程序I/O方式中，从终端输入一个字符的时间约为100 ms，而将字符 送入终端缓冲区的时间小于 0.1 ms。若采用程序I/O方式，CPU约有 99.9 ms的时间处于忙—等待中。 由于CPU的高速性和I/O设备的低速性，致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据I/O的循环测试中，造成对CPU的极大浪费。

5.2.2 中断驱动I/O控制方式

1. 中断驱动I/O控制方式
   1. 当某进程要启动某个 I/O 设备工作时，便由 CPU 向相应的设备控制器发出一条 I/O 命令，然后立即返回继续执行原来的任务。仅当输完一个数据时，才需 CPU 花费极短的时间去做些中断处理
   2. 
2. 例如，从终端输入一个字符的时间约为100 ms，而将字符送入 终端缓冲区的时间小于 0.1 ms。若采用中断驱动方式后，CPU可利 用这 99.9 ms的时间去做其它事情，而仅用0.1 ms的时间来处理由 控制器发来的中断请求。
3. 在I/O设备输入每个数据的过程中，由于无须CPU干预，因而可使CPU与I/O设备并行工作，提高了整个系统的资源利用率及吞吐量。

5.2.3 直接存储器访问DMA控制方式

1. DMA控制方式的引入
   1. 数据传输的基本单位是数据块，即在CPU与 I/O设备之间，每次传送至少一个数据块；
   2. 所传送的数据是从设备直接送入内存的，或 者相反；
   3. 仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时， 才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控 制下完成的。
   4. 
2. DMA控制器的组成
   1. 
3. 为了实现在主机与控制器之间成块数据的直接交换， 必须在DMA控制 器中设置如下四类寄存器：
   1. 命令/状态寄存器CR。用于接收从CPU发来的I/O命令或有关控制 信息， 或设备的状态。
   2. 内存地址寄存器MAR。在输入时，它存放把数据从设备传送到内 存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的内存源地址。
   3. 数据寄存器DR。用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。
   4. 数据计数器DC。存放本次CPU要读或写的字(节)数
4. 3. DMA工作过程
   1. 整个数据传送过程由DMA控制器进行控制。
   2. 当从磁盘读入一个字节的数据，并送入数据寄存器后，再挪用一个 存储周期，将字节送到内存地址寄存器中（MAR）所指示的内存单元中； 接着，对内存地址寄存器MAR内容加1；将数据计数器DC内容减1。
   3. 若减1后，数据计数器内容不为0，表示传送未完，便继续传送下一 个字节；否则，由DMA控制器发出中断请求。由CPU完成一个完整数据块的 数据读入。

5.2.4 I/O通道控制方式

1. I/O通道控制方式的引入
   1. I/O通道方式是DMA方式的发展，它可进一步减少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) 及有关的控制和管理为单位的干预。
   2. 例如，当CPU要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向 I/O通道发送一条I/O指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访 问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成CPU指定 的I/O任务。
2. 通道程序
   1. 操作码。
   2. 内存地址。
   3. 计数。
   4. 通道程序结束位P。
   5. 记录结束标志R。

操作	P	R	计数	内存地址
WRITE	0	0	80	813
WRITE	0	0	140	1034
WRITE	0	1	60	5830
WRITE	0	1	300	2000
WRITE	0	0	250	1850
WRITE	1	1	250	720

第5讲 设备管理

2020年4月26日

16:31

5.1I/O系统

5.1.1 I/O设备

1. I/O设备的类型

1. I/O设备分类的重要指标：
   1. 设备使用特性
   2. 数据传输速率
   3. 数据传输单位
   4. 设备共享属性
2. 按设备的使用特性分类
   1. 存储设备。如磁盘、磁带等； 特点是容量大，价格便宜。
   2. 输入/输出设备。如：键盘、显示器等， 可以接收用户的命令，显示命令的执行结果。
3. 按传输速率的高低，可分为：
   1. 低速设备，指传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节 的一类设备。如：键盘、 鼠标器等。
   2. 中速设备，指传输速率在每秒钟数千个字节至数万个字节 的一类设备。如：行式打印机、激光打印机等。
   3. 高速设备，指其传输速率在每秒钟数万个字节至数兆字节 的一类设备。如：磁带机、 磁盘机、 光盘机等。
4. 按信息交换的单位分类
   1. 块设备，用于存储信息,属于有结构设备。其传输速 率较高；可寻址，即可随机地读/写任一块。
   2. 字符设备，用于数据的输入和输出。 其基本单位是 字符， 故称为字符设备。
5. 按设备的共享属性分类
   1. 独占设备。如：打印机。
   2. 共享设备。 指在一段时间内允许多个进程同时访问 的设备。如：磁盘。
   3. 虚拟设备。 指通过虚拟技术，将一台独占设备变换 为若干台逻辑设备，供若干进程同时使用。如虚拟打 印机
6. 设备与控制器间的接口
   1. 
   2. 数据信号线：用于在设备和设备控制器之间传送数据信号。
      1. 对于输入设备，由外界输入的信号经转换器转换后所形成的数 据，先送入缓冲器中，当数据量达到一定的字符数后，再从缓冲器 通过一组数据信号线传送给设备控制器。
      2. 对于输出设备，将从设备控制器，经过数据信号线传送来的一 批数据，先暂存于缓冲器中，经转换器适当转换后，再逐个字符地 输出。
   3. 控制信号线： 作为由设备控制器向I/O设备发送控制信号时的通路。 规定了设备将要执行的操作，如：
      1. 读操作：指由设备向控 制器传送数据；
      2. 写操作：从控制器接收数据。
   4. 状态信号线 用于传送指示设备当前状态的信号
      1. 正在读；
      2. 读完成等。

5.1.2 设备控制器

设备控制器是CPU与I/O设备之间的接口，接收从CPU发 来的命令，去控制I/O设备工作，使CPU从繁杂的设备控制事 务中解脱出来。 设备控制器是一个可编址的设备，可连接多个设备，使 每个设备地址对应一个设备。 设备控制器通常做成电路卡形式，称为接口卡。如打印 卡、显卡等。

1. 设备控制器的基本功能
   1. 接收和识别命令
   2. 数据交换
   3. 标识和报告设备的状态
   4. 地址识别
   5. 数据缓冲
   6. 差错控制

5.1.3 I/O通道

1. IO通道的引入
   1. I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O 指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O 操作。
   2. I/O通道又与一般的处理机不同：
      1. 其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单， 所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令；
      2. 通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是 放在主机的内存中的，通道与CPU共享内存。
   3. I/O通道类型
      1. 字节多路通道
         1. 字节多路通道是一种按字节交叉方式工作的通道。它 包含许多非分配型子通道，每个通道连接并控制一台I/O 设备，这些子通道按照时间片轮转方式，共享主通道。

1. 数组选择通道
   1. 数组选择通道可以连接多台高速设备，但只含有一个分配型子通道， 在一段时间内只能执行一道通道程序，控制一台设备进行数据传送， 致 使当某台设备占用了该通道后，便一直由它独占，即使它无数据传送， 通道被闲置，也不允许其它设备使用该通道，直至该设备传送完毕释放 该通道。
2. 数组多路通道
   1. 数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多 路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而 形成的一种新通道。被广泛地用于连接多台高、中速的外 围设备。

1. 

5.1.4 总线系统

计算机系统中的各部件，如CPU、主存、I/O设备之间的 联系，都是通过总线实现的。 总线性能是用总线的时钟频率、带宽、传输速率等指 标来衡量的。

1. ISA总线是为了1984年推出的80286型微机而设计 的总线结构。其总线的带宽为8位，最高传输速率为2Mb/s。
2. EISA总线是扩展ISA总线，其带宽为32位，总线 的传输速率高达32Mb/s，可以连接12台外部设备。
3. 局部总线，是指将多媒体卡、高速LAN网卡、高 性能图形板等，从ISA总线上卸下来，再通过局部总 线控制器，直接连接到CPU总线上，使之与高速CPU总 线相匹配，而打印机、传真机、CDROM等仍挂在ISA总 线上。
4. VESA总线带宽32位，最高传输速率132M b/s。
5. PCI总线支持64位系统，最高传输速率132Mb/s；在 CPU与设备之间插入一个管理层，协调数据传输，提供一 致的接口。

5.2 I/O 控制方式

5.2.1 程序I/O方式

1. 5.2.1 程序I/O方式
   1. 早期的计算机系统中， 没有中断系统，所以CPU和I/O设备进行通信，传输数据时CPU速度远快于I/O设备，于是CPU需要不断测试I/O设备，看其是否完成了传输。
   2. 
   3. 程序I/O方式中，从终端输入一个字符的时间约为100 ms，而将字符 送入终端缓冲区的时间小于 0.1 ms。若采用程序I/O方式，CPU约有 99.9 ms的时间处于忙—等待中。 由于CPU的高速性和I/O设备的低速性，致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据I/O的循环测试中，造成对CPU的极大浪费。

5.2.2 中断驱动I/O控制方式

1. 中断驱动I/O控制方式
   1. 当某进程要启动某个 I/O 设备工作时，便由 CPU 向相应的设备控制器发出一条 I/O 命令，然后立即返回继续执行原来的任务。仅当输完一个数据时，才需 CPU 花费极短的时间去做些中断处理
   2. 
2. 例如，从终端输入一个字符的时间约为100 ms，而将字符送入 终端缓冲区的时间小于 0.1 ms。若采用中断驱动方式后，CPU可利 用这 99.9 ms的时间去做其它事情，而仅用0.1 ms的时间来处理由 控制器发来的中断请求。
3. 在I/O设备输入每个数据的过程中，由于无须CPU干预，因而可使CPU与I/O设备并行工作，提高了整个系统的资源利用率及吞吐量。

5.2.3 直接存储器访问DMA控制方式

1. DMA控制方式的引入
   1. 数据传输的基本单位是数据块，即在CPU与 I/O设备之间，每次传送至少一个数据块；
   2. 所传送的数据是从设备直接送入内存的，或 者相反；
   3. 仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时， 才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控 制下完成的。
   4. 
2. DMA控制器的组成
   1. 
3. 为了实现在主机与控制器之间成块数据的直接交换， 必须在DMA控制 器中设置如下四类寄存器：
   1. 命令/状态寄存器CR。用于接收从CPU发来的I/O命令或有关控制 信息， 或设备的状态。
   2. 内存地址寄存器MAR。在输入时，它存放把数据从设备传送到内 存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的内存源地址。
   3. 数据寄存器DR。用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。
   4. 数据计数器DC。存放本次CPU要读或写的字(节)数
4. 3. DMA工作过程
   1. 整个数据传送过程由DMA控制器进行控制。
   2. 当从磁盘读入一个字节的数据，并送入数据寄存器后，再挪用一个 存储周期，将字节送到内存地址寄存器中（MAR）所指示的内存单元中； 接着，对内存地址寄存器MAR内容加1；将数据计数器DC内容减1。
   3. 若减1后，数据计数器内容不为0，表示传送未完，便继续传送下一 个字节；否则，由DMA控制器发出中断请求。由CPU完成一个完整数据块的 数据读入。

5.2.4 I/O通道控制方式

1. I/O通道控制方式的引入
   1. I/O通道方式是DMA方式的发展，它可进一步减少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) 及有关的控制和管理为单位的干预。
   2. 例如，当CPU要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向 I/O通道发送一条I/O指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访 问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成CPU指定 的I/O任务。
2. 通道程序
   1. 操作码。
   2. 内存地址。
   3. 计数。
   4. 通道程序结束位P。
   5. 记录结束标志R。

操作	P	R	计数	内存地址
WRITE	0	0	80	813
WRITE	0	0	140	1034
WRITE	0	1	60	5830
WRITE	0	1	300	2000
WRITE	0	0	250	1850
WRITE	1	1	250	720

第5讲 设备管理

2020年4月26日

16:31

5.1I/O系统

5.1.1 I/O设备

1. I/O设备的类型

1. I/O设备分类的重要指标：
   1. 设备使用特性
   2. 数据传输速率
   3. 数据传输单位
   4. 设备共享属性
2. 按设备的使用特性分类
   1. 存储设备。如磁盘、磁带等； 特点是容量大，价格便宜。
   2. 输入/输出设备。如：键盘、显示器等， 可以接收用户的命令，显示命令的执行结果。
3. 按传输速率的高低，可分为：
   1. 低速设备，指传输速率仅为每秒钟几个字节至数百个字节 的一类设备。如：键盘、 鼠标器等。
   2. 中速设备，指传输速率在每秒钟数千个字节至数万个字节 的一类设备。如：行式打印机、激光打印机等。
   3. 高速设备，指其传输速率在每秒钟数万个字节至数兆字节 的一类设备。如：磁带机、 磁盘机、 光盘机等。
4. 按信息交换的单位分类
   1. 块设备，用于存储信息,属于有结构设备。其传输速 率较高；可寻址，即可随机地读/写任一块。
   2. 字符设备，用于数据的输入和输出。 其基本单位是 字符， 故称为字符设备。
5. 按设备的共享属性分类
   1. 独占设备。如：打印机。
   2. 共享设备。 指在一段时间内允许多个进程同时访问 的设备。如：磁盘。
   3. 虚拟设备。 指通过虚拟技术，将一台独占设备变换 为若干台逻辑设备，供若干进程同时使用。如虚拟打 印机
6. 设备与控制器间的接口
   1. 
   2. 数据信号线：用于在设备和设备控制器之间传送数据信号。
      1. 对于输入设备，由外界输入的信号经转换器转换后所形成的数 据，先送入缓冲器中，当数据量达到一定的字符数后，再从缓冲器 通过一组数据信号线传送给设备控制器。
      2. 对于输出设备，将从设备控制器，经过数据信号线传送来的一 批数据，先暂存于缓冲器中，经转换器适当转换后，再逐个字符地 输出。
   3. 控制信号线： 作为由设备控制器向I/O设备发送控制信号时的通路。 规定了设备将要执行的操作，如：
      1. 读操作：指由设备向控 制器传送数据；
      2. 写操作：从控制器接收数据。
   4. 状态信号线 用于传送指示设备当前状态的信号
      1. 正在读；
      2. 读完成等。

5.1.2 设备控制器

设备控制器是CPU与I/O设备之间的接口，接收从CPU发 来的命令，去控制I/O设备工作，使CPU从繁杂的设备控制事 务中解脱出来。 设备控制器是一个可编址的设备，可连接多个设备，使 每个设备地址对应一个设备。 设备控制器通常做成电路卡形式，称为接口卡。如打印 卡、显卡等。

1. 设备控制器的基本功能
   1. 接收和识别命令
   2. 数据交换
   3. 标识和报告设备的状态
   4. 地址识别
   5. 数据缓冲
   6. 差错控制

5.1.3 I/O通道

1. IO通道的引入
   1. I/O通道是一种特殊的处理机。它具有执行I/O 指令的能力，并通过执行通道(I/O)程序来控制I/O 操作。
   2. I/O通道又与一般的处理机不同：
      1. 其指令类型单一，这是由于通道硬件比较简单， 所能执行的命令，主要局限于与I/O操作有关的指令；
      2. 通道没有自己的内存，通道所执行的通道程序是 放在主机的内存中的，通道与CPU共享内存。
   3. I/O通道类型
      1. 字节多路通道
         1. 字节多路通道是一种按字节交叉方式工作的通道。它 包含许多非分配型子通道，每个通道连接并控制一台I/O 设备，这些子通道按照时间片轮转方式，共享主通道。

1. 数组选择通道
   1. 数组选择通道可以连接多台高速设备，但只含有一个分配型子通道， 在一段时间内只能执行一道通道程序，控制一台设备进行数据传送， 致 使当某台设备占用了该通道后，便一直由它独占，即使它无数据传送， 通道被闲置，也不允许其它设备使用该通道，直至该设备传送完毕释放 该通道。
2. 数组多路通道
   1. 数组多路通道是将数组选择通道传输速率高和字节多 路通道能使各子通道(设备)分时并行操作的优点相结合而 形成的一种新通道。被广泛地用于连接多台高、中速的外 围设备。

1. 

5.1.4 总线系统

计算机系统中的各部件，如CPU、主存、I/O设备之间的 联系，都是通过总线实现的。 总线性能是用总线的时钟频率、带宽、传输速率等指 标来衡量的。

1. ISA总线是为了1984年推出的80286型微机而设计 的总线结构。其总线的带宽为8位，最高传输速率为2Mb/s。
2. EISA总线是扩展ISA总线，其带宽为32位，总线 的传输速率高达32Mb/s，可以连接12台外部设备。
3. 局部总线，是指将多媒体卡、高速LAN网卡、高 性能图形板等，从ISA总线上卸下来，再通过局部总 线控制器，直接连接到CPU总线上，使之与高速CPU总 线相匹配，而打印机、传真机、CDROM等仍挂在ISA总 线上。
4. VESA总线带宽32位，最高传输速率132M b/s。
5. PCI总线支持64位系统，最高传输速率132Mb/s；在 CPU与设备之间插入一个管理层，协调数据传输，提供一 致的接口。

5.2 I/O 控制方式

5.2.1 程序I/O方式

5.2.2 中断驱动I/O控制方式

5.2.3 直接存储器访问DMA控制方式

5.2.4 I/O通道控制方式

5.2.1 程序I/O方式

1. 5.2.1 程序I/O方式
   1. 早期的计算机系统中， 没有中断系统，所以CPU和I/O设备进行通信，传输数据时CPU速度远快于I/O设备，于是CPU需要不断测试I/O设备，看其是否完成了传输。
   2. 
   3. 程序I/O方式中，从终端输入一个字符的时间约为100 ms，而将字符 送入终端缓冲区的时间小于 0.1 ms。若采用程序I/O方式，CPU约有 99.9 ms的时间处于忙—等待中。 由于CPU的高速性和I/O设备的低速性，致使CPU的绝大部分时间都处于等待I/O设备完成数据I/O的循环测试中，造成对CPU的极大浪费。

5.2.2 中断驱动I/O控制方式

1. 中断驱动I/O控制方式
   1. 当某进程要启动某个 I/O 设备工作时，便由 CPU 向相应的设备控制器发出一条 I/O 命令，然后立即返回继续执行原来的任务。仅当输完一个数据时，才需 CPU 花费极短的时间去做些中断处理
   2. 
2. 例如，从终端输入一个字符的时间约为100 ms，而将字符送入 终端缓冲区的时间小于 0.1 ms。若采用中断驱动方式后，CPU可利 用这 99.9 ms的时间去做其它事情，而仅用0.1 ms的时间来处理由 控制器发来的中断请求。
3. 在I/O设备输入每个数据的过程中，由于无须CPU干预，因而可使CPU与I/O设备并行工作，提高了整个系统的资源利用率及吞吐量。

5.2.3 直接存储器访问DMA控制方式

1. DMA控制方式的引入
   1. 数据传输的基本单位是数据块，即在CPU与 I/O设备之间，每次传送至少一个数据块；
   2. 所传送的数据是从设备直接送入内存的，或 者相反；
   3. 仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时， 才需CPU干预，整块数据的传送是在控制器的控 制下完成的。
   4. 
2. DMA控制器的组成
   1. 
3. 为了实现在主机与控制器之间成块数据的直接交换， 必须在DMA控制 器中设置如下四类寄存器：
   1. 命令/状态寄存器CR。用于接收从CPU发来的I/O命令或有关控制 信息， 或设备的状态。
   2. 内存地址寄存器MAR。在输入时，它存放把数据从设备传送到内 存的起始目标地址；在输出时，它存放由内存到设备的内存源地址。
   3. 数据寄存器DR。用于暂存从设备到内存，或从内存到设备的数据。
   4. 数据计数器DC。存放本次CPU要读或写的字(节)数
4. 3. DMA工作过程
   1. 整个数据传送过程由DMA控制器进行控制。
   2. 当从磁盘读入一个字节的数据，并送入数据寄存器后，再挪用一个 存储周期，将字节送到内存地址寄存器中（MAR）所指示的内存单元中； 接着，对内存地址寄存器MAR内容加1；将数据计数器DC内容减1。
   3. 若减1后，数据计数器内容不为0，表示传送未完，便继续传送下一 个字节；否则，由DMA控制器发出中断请求。由CPU完成一个完整数据块的 数据读入。

5.2.4 I/O通道控制方式

1. I/O通道控制方式的引入
   1. I/O通道方式是DMA方式的发展，它可进一步减少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) 及有关的控制和管理为单位的干预。
   2. 例如，当CPU要完成一组相关的读(或写)操作及有关控制时，只需向 I/O通道发送一条I/O指令，以给出其所要执行的通道程序的首址和要访 问的I/O设备，通道接到该指令后，通过执行通道程序便可完成CPU指定 的I/O任务。
2. 通道程序
   1. 操作码。
   2. 内存地址。
   3. 计数。
   4. 通道程序结束位P。
   5. 记录结束标志R。

操作	P	R	计数	内存地址
WRITE	0	0	80	813
WRITE	0	0	140	1034
WRITE	0	1	60	5830
WRITE	0	1	300	2000
WRITE	0	0	250	1850
WRITE	1	1	250	720

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