程序直接控制方式

CPU干预

很频繁，I/O操作开始之前，完成之后需要CPU介入，而且在等待I/O完成的过程中CPU需要不断得轮询检查。

数据的流向

每次读/写一个字

读操作（数据输入）：I/O设备->CPU->内存

写操作（数据输出）：内存->CPU->I/O设备

流程图

在这里插入图片描述

主要缺点和主要优点

优点:实现简单。在读/写指令之后，加上实现循环检查的一系列指令即可(因此才称为“程序直接控制方式”)

缺点:CPU和1/0设备只能串行工作，CPU需要一直轮询检查长期处于“忙等”状态，CPU利用率低。

中断驱动方式

CPU干预

每次1/0操作开始之前、完成之后需要CPU介入。等待1/0完成的过程中CPU可以切换到别的进程执行。

数据的流向

每次读/写一个字

读操作(数据输入): I/0设备->CPU->内存

写操作(数据输出): 内存->CPU->I/0设备

流程图

在这里插入图片描述

主要缺点和主要优点

优点:与“程序直接控制方式”相比，在“中断驱动方式”中，1/0控制器会通过中断信号主动报告1/0已完成，CPU不再需要不停地轮询。 CPU和1/0设备可并行工作，CPU利用率得到明显提升。

缺点：每个字在I/O设备与内存之间的传输，都需要经过CPU。而频繁的中断处理会消耗比较多的CPU时间。

DMA方式

CPU干预

仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需要CPU干预

数据的流向

每次读/写一个块

读操作(数据输入): I/0设备->内存

写操作(数据输出): 内存->I/0设备

流程图

在这里插入图片描述

主要缺点和主要优点

优点:数据传输以“块”为单位，CPU介入频率进一步降低。数据的传输不再需要先经过CPU再写入内存，数据传输效率进一步增加。CPU和1/0设备的并行性得到提升。

缺点:CPU每发出一条1/0指令，只能读/写一个或多个连续的数据块。

通道控制方式

CPU干预

极低，通道会根据CPU的指示执行相应的通道程序，只有完成一组数据块的读/写后才需要发出中断信号，请求CPU干预。

数据的流向

每次读/写一组数据块

读操作(数据输入):I/0设备->内存

写操作(数据输出):内存->I/0设备

流程图

在这里插入图片描述

主要缺点和主要优点

缺点:实现复杂，需要专门的通道硬件支持

优点:CPU、通道、1/0设备可并行工作，资源利用率很高

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