程序直接控制方式 cpu干预程度:非常的频繁,IO操作开始前,完成后均需要cpu介入,并且在等待IO完成的过程中cpu需要不断的介入进行轮询检查,实际上是忙轮询,极大的浪费了cpu的资源,本质原因还是IO设备与cpu速度差异造成的矛盾,其次的原因是没有中断机制,IO设备无法向cpu报告自己的状态 数据流向: 读 IO设备->cpu->内存 写 内存->cpu->IO设备 传输单位: 一个字 缺点:cpu与IO设备只能串行工作,忙等IO完成,极大的浪费cpu资源,cpu利用率很低。 优点:简单易于实现。
中断驱动方式 由于中断机制的产生,cpu不需要忙轮询检查IO设备是否完成IO,而是被动的等待IO设备向自己通知,cpu的利用率得到提高。 cpu干预程度:每次IO操作开始之前,完成之后需要cpu的介入。 数据流向: 传输单位: 一个字 缺点:1.虽然引入中断,进一步的解放了cpu,提高了cpu的使用率。但是中断处理的过程需要保护现场,恢复现场,这是需要一定时间开销,如果频繁的触发中断,也会降低系统的性能,甚至得不偿失。2.由于传输数据的每个字都在IO控制器和存储器之间的传输都会经过cpu,这会导致中断驱动方式任然会消耗较多的cpu时间。 优点:cpu利用率得到提高
DMA方式 direct memort access cpu干预程度:仅在传送一个或多个连续的数据块的开始和结束时,才需要cpu的干涉。 数据流向: 内存->IO设备 IO设备->内存 传输单位: 数据块 缺点:cpu每发出一条IO指令,只能读/写一块或多块连续的数据块。 优点:1.相对有中断驱动方式,DMA方式减少了中断cpu的次数,仅在所要求传送的一批数据全部传送结束时才会中断cpu。2.数据传送是在DMA控制器控制下完成,而中断驱动方式的数据传送是在cpu的控制下完成的。总结:1.减少中断cpu的次数 2.数据传送的过程交由DMA控制器控制。
通道方式 通道方式进一步降低了cpu对于IO设备的控制,将对于IO控制的权力下放到通道,由通道负责cpu制定的IO任务,当完成数据传送后才向cpu发送中断请求。 cpu干预程度: 数据流向: 传输单位: 缺点:实现复杂,需要通道硬件支持。 优点:可以实现IO设备,cpu,通道三者的并行工作,资源利用率高,整个系统性能好。