io软件有哪些层次?

IO软件有哪些层次？

IO软件是指输入/输出软件。在计算机系统中，输入/输出是与外部设备之间交换数据的过程，在这个过程中，计算机需要通过IO软件来控制。所以，可以说IO软件是计算机系统中非常重要的一部分。在IO软件的应用过程中，它的层次结构也是非常重要的。本文将从多个角度来分析IO软件的层次结构。

一、按控制方法来划分IO软件的层次结构

根据IO软件的控制方法来划分IO软件的层次结构，可以分为四个层次：程序控制层、软件中断控制层、主机硬件接口控制层和设备驱动层。

程序控制层一般由操作系统提供，系统广泛应用了这种IO控制方法。程序控制层深度嵌入操作系统内部，它直接利用程序接口或其他方式控制IO设备。这种方式的优点是因为程序控制与操作系统深度结合，所以IO的处理效率要高于其他方式，但缺点是在保持内核完整性的同时，未免会带来某些麻烦。

软件中断层是将中断请求的过程转发到操作系统内核，由操作系统来控制外设。软件中断层的显著特点是可插拔性好，可以更好的适应各种硬件设备的变化，但也存在不少缺点。一是性能相对较低，二是由于其在操作系统中的位置较远，每次中断会引入额外的开销，延长IO处理时间。

主机硬件接口控制层通常由具有从控制器的功能的芯片实现，比如DiskOnChip Flash内存系统。硬件接口控制层可以仅占用底层的硬件层面，而非操作系统空间，因此可以使IO吞吐量快速提高，但其对系统硬件要求较高，耦合度较高。

设备驱动层控制IO的一般的方法是通过一个设备驱动程序来实现。设备驱动程序在操作系统中运行并与外设控制器通信，将操作系统和应用程序的IO请求转发给硬件接口控制层。同时，设备驱动程序还可以负责提供相应的设备服务管理功能。

二、按软件设计方案来划分IO软件层次结构

根据软件设计的层次结构来划分IO软件的层次结构，可以分为五个层次：人机交互层、应用软件层、应用接口层、操作系统接口层和硬件抽象层。

其中，人机交互层是GUI层，它是人与计算机交互的界面。应用软件层是对于IO设备进行录入和输出数据的应用程序，包括文档程序、媒体播放程序等等。应用接口层是在应用程序的基础上，结合操作系统和硬件设备接口，完成数据传输和用户操作的功能。操作系统接口层是为所有应用程序提供统一的IO接口，以方便程序员对IO设备的管理和控制。硬件抽象层是实现操作系统和底层硬件的接口，提供统一的IO接口。同时硬件抽象层还可以将硬件设备抽象相关信息留给上层的软件接口。

三、其他角度来划分IO软件的层次结构

从任何一个层次，IO软件的深度都需要应用程序、操作系统、驱动程序以及物理设备的密切合作，通过软件和硬件的协作来完成特定的IO任务。

同时，除了上述的层次结构之外，IO软件的分层还可以从其他的角度来分，比如基于程序的IO层次结构或基于硬件的IO层次结构。在应用程序的角度来划分，可以将IO软件分为程序级IO和直接IO两种。在硬件的角度出发，可以区分内接口和外设接口，从而划分为内部控制器和外设控制器。

总之，IO软件的层次结构是多层次的，不同层次的组成和之间的关系，决定了IO软件的性能和系统实现的质量。IO软件的分层结构也在不断的进行优化和升级，以适应不断变化的技术和市场需求。