I/O运作

tags: IT铁人

I/O装置

所谓的I/O装置，就是input/output的装置，负责输出跟输入资料，比如说键盘跟萤幕，或是网路等等的装置，有时候我们需要通知这些装置做事，就有几个方法可以实行，分别是polling I/O, Interrupted I/O以及DMA，前两者的前面六个步骤都相同，依序是下列六步：

後面依序介绍三种I/O处理方式，三种的差别在於I/O动作结束之後怎麽告知OS，让自己取得I/O结果。

Polling I/O

Polling I/O称为询问式I/O，CPU在执行其他Process的过程时要不断去pollling Device Controller确认I/O动作是否完成。

通常实作的方式会使用几个bit，负责表示I/O动作完成或是出现错误，CPU每次只要检查这几个bit就好，处理完成後再把这些bit重设。

Polling I/O因为需要花大量的时间去polling Device Controller上，花在process execution的时间就相对被压缩，所以适合用在Device执行很快的情况，如此一来才不会有一堆需要询问的Device占用CPU时间。

Interrputed I/O

Interrupted I/O的做法是在I/O动作完成後，发出一个I/O Completed的Interrupt通知OS，CPU再花时间来寻找是哪个I/O完成并且处理之。

Interrupt的好处是不用一直花时间polling，能够提升CPU utilization。不过要是I/O Device的处理方式很快，则会一直被interrupt，所以适合用在I/O Device有一定处理时间的装置。

DMA I/O

DMA I/O的全名为Direct Memory Access，他的做法是把I/O的处理交给另一个硬体，让他直接存取记忆体以便他直接把处理好的结果放在该放的位置。

DMA I/O的好处是可以很大幅度的提高CPU utilization。缺点是需要另外设计一个硬体处理I/O，并且DMA I/O还是会跟CPU抢Memory的使用权。

白话说明I/O种类

其实我们可以把这个假设成工作中途煮开水：

• Polling I/O就是时不时过去看看水滚了没。
• Interrupted I/O就是水开了之後会发出高频率的叫声，像是以前的水壶会装上一个通知水滚的尖嘴。
• DMA I/O就是雇用了一个佣人帮忙煮开水，好了就拿过来主人的身边。