1、I/O裝置的概念、分類

• 基礎知識
• • 思維導圖
  • 什麼是I/O裝置？
  • 分類
• I/O控制器
• • 思維導圖
  • I/O控制器功能
  • I/O控制器的組成
  • 記憶體映像I/O vs 暫存器獨立編址
• I/O控制方式
• • 1、程式直接控制方式
  • 2、中斷驅動方式
  • 3、DMA方式(直接儲存器存取)
  • 4、通道控制方式
  • 對比

基礎知識

思維導圖

什麼是I/O裝置？

分類

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I/O控制器

思維導圖

I/O控制器功能

I/O控制器的組成

記憶體映像I/O vs 暫存器獨立編址

I/O控制方式

1、程式直接控制方式

為解決上述方式中的缺點，產生了中斷驅動方式

2、中斷驅動方式

與程式直接控制相比，區別是：
1、在CPU發出讀/寫命令後，可將等待I/O的程序阻塞，先切換到別的程序執行

2、I/O完成後，控制器會向CPU發出一箇中斷訊號，CPU檢測到中斷訊號後，會儲存當前程序的執行環境資訊，轉去執行中斷處理程式處理該中斷。
3、CPU從I/O控制器讀一個字的資料傳送到CPU暫存器，再寫入主存
問題：中斷處理過程中需要儲存、恢復程序的執行環境，這個過程是需要一定時間開銷的。可見，如果中斷髮生的頻率太高，也會降低系統性能；每個字在I/O裝置與記憶體之間的傳輸，都需要經過CPU。為此提出來DMA方式。

3、DMA方式(直接儲存器存取)

1、CPU到I/O的操作都交由DMA控制器完成，資料的傳輸不在經由CPU處理，CPU僅在傳送一個或多個數據塊的開始和結束時，才需要干預。
2、區別於中斷驅動方式，多加入一個DMA控制器用於資料傳輸。

3、DMA控制器：

1、從DMA控制圖中可知，記憶體到I/O裝置的資料傳輸通過DMA就可以完成，該不需要CPU的干預，大大提高了CPU與I/O裝置間的並行效率
2、CPU只是負責發出對I/O裝置的請求以及接收當資料傳輸完成後的中斷

4、通道控制方式

通道控制方式區別於DMA方式：當CPU請求I/O裝置時，會先在記憶體的任務清單中新增任務，然後通道檢查記憶體中的任務清單，若有任務則由通道負責與I/O裝置的資料傳輸。所以每次可以進行一組資料塊的讀寫。

對比