電腦對於外部設備控制方法

1. 有哪幾種I/O控制方式各適用於何種場合

共有四種I/O控制方式。

1、程序I/O方式

適用於：早期計算機無中斷機構，處理機對I/O設備的控制採用程序I/O方式或稱忙等的方式。

2、中斷驅動I/O控制方式

適用於：適用於有中斷機構的計算機系統中。

3、直接存儲器訪間（DMA）I/O控制方式

適用於：具有DMA控制器的計算機系統中。

4、I/O通道控制方式

適用於：具有通道程序的計算機系統中。

(1)電腦對於外部設備控制方法擴展閱讀：

常見的I/O控制方式：

1、程序直接訪問方式跟循環檢測IO方式，是最古老的方式。CPU和IO串列，每讀一個位元組（或字），CPU都需要不斷檢測狀態寄存器的busy標志，當busy=1時，表示IO還沒完成；當busy=0時，表示IO完成。此時讀取一個字的過程才結束，接著讀取下一個字。

2、中斷控制方式：循環檢測先進些，IO設備和CPU可以並行工作，只有在開始IO和結束IO時，才需要CPU。但每次只能讀取一個字。

3、DMA方式：Direct Memory Access，直接存儲器訪問，比中斷先進的地方是每次可以讀取一個塊，而不是一個字。

4、通道方式：比DMA先進的地方是，每次可以處理多個塊，而不只是一個塊。

分類依據：

現代計算機系統中總是配備有各種外部設備，他們都在CPU控制下進行工作。CPU對外部設備的控制方式主要有以下四種。

1、程序I/O方式

程序查詢方式也稱為程序輪詢方式，該方式採用用戶程序直接控制主機與外部設備之間輸入/輸出操作。

CPU必須不停地循環測試I/O設備的狀態埠，當發現設備處於准備好(Ready)狀態時，CPU就可以與I/O設備進行數據存取操作。這種方式下的CPU與I/O設備是串列工作的，輸入/輸出一般以位元組或字為單位進行。

這個方式頻繁地測試I/O設備，I/O設備的速度相對來說又很慢，極大地降低了CPU的處理效率，並且僅僅依靠測試設備狀態位來進行數據傳送，不能及時發現傳輸中的硬體錯誤。但是這種方式的過程很簡單，易理解，並且不需要額外硬體。

2、中斷驅動I/O控制方式

當I/O設備結束(完成、特殊或異常)時，就會向CPU發出中斷請求信號，CPU收到信號就可以採取相應措施。

當某個進程要啟動某個設備時，CPU就向相應的設備控制器發出一條設備I/O啟動指令，然後CPU又返回做原來的工作。CPU與I/O設備可以並行工作，與程序查詢方式相比，大大提高了CPU的利用率。但是在中斷方式下，同程序查詢方式一樣，也是以位元組或字為單位進行。

但是該方法大大降低了CPU的效率，因為當中斷發生的非常頻繁的時候，系統需要進行頻繁的中斷源識別、保護現場、中斷處理、恢復現場。這種方法對於以「塊」為存取單位的塊設備，效率是低下的。

3、直接存儲器訪間（DMA）I/O控制方式

DMA方式也稱為直接主存存取方式，其思想是：允許主存儲器和I/O設備之間通過「DMA控制器(DMAC)」直接進行批量數據交換，除了在數據傳輸開始和結束時，整個過程無須CPU的干預。每傳輸一個「塊」數據只需要佔用一個主存周期。

DMA方式下，一個完整的數據傳輸過程：

1)DMA初始化

當進程需要I/O設備進行數據輸入輸出時，CPU對DMA控制器初始化，並向I/O埠發出操作命令，提供准備傳輸的數據起始地址，需要傳送的數據長度等信息送入到DMA控制器中的主存地址寄存器和傳送位元組計數器中。

2)DMA傳輸

DMA控制器獲得匯流排控制權後，進行輸出讀寫命令，直接控制主存與I/O設備之間的傳輸。在DMA控制器的控制下，數據傳輸過程中不需要CPU的參與。

3)DMA結束

當完成本次數據傳輸後，DMA控制器釋放匯流排控制權，並向I/O設備埠發出結束信號。

4、I/O通道控制方式

通道(Channel)也稱為外圍設備處理器、輸入輸出處理機，是相對於CPU而言的。是一個處理器。也能執行指令和由指令的程序，只不過通道執行的指令是與外部設備相關的指令。

是一種實現主存與I/O設備進行直接數據交換的控制方式，與DMA控制方式相比，通道所需要的CPU控制更少，一個通道可以控制多個設備，並且能夠一次進行多個不連續的數據塊的存取交換，從而大大提高了計算機系統效率。