4.简述采用通道技术时,I/O操作的全过程。
时间: 2023-07-15 10:12:49 浏览: 64
采用通道技术时,I/O操作的全过程如下:
1. 应用程序向操作系统发出I/O请求。
2. 操作系统将请求传递给设备驱动程序。
3. 设备驱动程序检查请求的合法性,并在必要时创建一个缓冲区来存储数据。
4. 设备驱动程序将请求发送给通道控制器。
5. 通道控制器将数据从设备读取或写入设备,并将数据存储在其内部缓冲区中。
6. 一旦数据被传输完成,通道控制器会通知设备驱动程序。
7. 设备驱动程序从通道控制器的缓冲区中读取数据,并将其传递给操作系统。
8. 操作系统将数据传递给应用程序。
在这个过程中,通道控制器负责管理物理设备和计算机之间的数据传输,从而减轻了CPU的负担,提高了I/O操作的效率。
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四种I/O控制方式包括:
1. 程序查询方式:CPU通过查询I/O设备的状态来等待数据的读取或写入。当设备就绪时,CPU会从设备中读取或写入数据。这种方式的缺点是CPU需要等待,浪费了CPU的时间。
2. 中断方式:在设备就绪时,设备会发送一个中断信号给CPU,CPU响应中断并读取或写入数据。这种方式减少了CPU等待设备的时间,但是中断的响应和处理需要时间,而且在高速设备和高负载时,中断可能会过多,导致CPU的效率降低。
3. DMA方式:DMA控制器直接将数据从设备读取或写入到内存中,而不需要CPU的干预。当数据传输完成后,DMA控制器会发送一个中断信号给CPU。这种方式减少了CPU的负担,但需要DMA控制器的支持。
4. 通道方式:通道是一个专门的处理器,可以控制多个设备的数据传输。通道通过DMA方式将数据传输到内存中,然后通知CPU进行处理。通道方式可以同时处理多个设备的数据传输,提高了系统吞吐量。但是通道的设计和实现比较复杂,需要额外的硬件支持。
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四种 I/O 控制方式是:程序查询方式、中断方式、DMA 方式和通道方式。以下是它们在进行一次读写过程时的简要描述:
1. 程序查询方式:CPU 不断地查询设备的状态寄存器,直到设备准备好数据,然后进行数据的读写操作。这种方式的优点是简单易用,缺点是浪费 CPU 时间,且在设备准备好数据前 CPU 必须一直忙碌等待。
2. 中断方式:设备在准备好数据后发出一个中断请求,CPU 接到中断请求后暂停当前的任务,转而处理中断请求。中断处理程序负责将数据从设备中读出或写入设备,并且在完成后恢复原来的任务。这种方式的优点是 CPU 可以并发执行多个任务,缺点是中断处理程序的开销较大。
3. DMA 方式:DMA 控制器负责将数据从设备中读出或写入设备,CPU 只需要发出读写命令,并将数据传递给 DMA 控制器即可。DMA 控制器在读写数据时不需要 CPU 的干预,CPU 可以并发执行其他任务。这种方式的优点是减轻了 CPU 的负担,缺点是需要额外的 DMA 控制器。
4. 通道方式:通道是一种独立的处理器,负责管理设备和主存之间的数据传输。通道与 CPU 并行工作,可以独立执行数据传输任务。通道可以通过 DMA 方式或中断方式来控制数据传输。这种方式的优点是可以实现高效率的数据传输,缺点是需要额外的通道控制器。