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I/O处理能力

希赛网 2023-12-20 18:12:18

是计算机硬件性能中重要的一个方面。I/O指的是计算机的输入输出操作,处理I/O操作需要对计算机硬件的处理能力有一个深刻的理解。

在计算机系统中,I/O设备与CPU连接通过I/O总线。I/O总线的宽带通常比CPU与内存总线的宽带小。这是因为I/O操作通常需要的数据量比较小,而在同样的时间内,CPU和内存总线需要传输更多的数据。因此,一些I/O设备需要时间才能完成操作,而CPU和内存往往在等待I/O操作时被闲置。这就是当今计算机中的一个基本问题 - I/O瓶颈。

为避免I/O瓶颈的影响,现代的I/O系统已经复杂至包括硬件和软件的组合,能够快速地I/O操作以提高对设备进行操作的效率。例如,一些高速缓存技术或流水线I/O技术被使用于计算机系统的设计中,为CPU和内存总线上的数据传输分流,让它们同时进行I/O操作。

此外,对I/O进行控制的方法非常重要。硬件技术和操作系统的软件管理协同工作以实现快速且有效的I/O处理。软件操作系统需通过一些特殊的机制掌控I/O设备。操作系统应用这种中断机制,在I/O设备完成任务之前不会让CPU或内存访问已请求的资源。所以,基本I/O操作是异步执行的。

同样地,在用户空间内调用I/O操作将会导致象征上下文切换的开销。因此为避免这种开销,操作系统引入异步I/O完成了I/O操作的回调函数。这样,用户程序可以委托I/O操作、在I/O执行期间继续其它任务、并在I/O完成时从操作系统收到通知。操作系统既可以同步地从存储器中复制数据,也可以异步地或去数据并在复制的同时执行程序。

在企业环境中,I/O处理能力也非常关键。网络中的服务器例如存储器和数据库通常使用大量I/O操作。因此,对I/O处理,尤其是磁盘I/O的性能,必须高效。(比如:SSD与HDD硬盘相比,其I/O处理能力更快)。为了提高磁盘I/O的性能,许多企业员工使用了RAID(冗余阵列磁盘)系统、磁盘缓存、扇区对齐等策略。

因此,I/O处理能力是计算机硬件性能中非常重要的一个方面,如何提高I/O处理能力是当前计算机技术发展的热点之一。

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