io控制的三种方式

IO控制是指对计算机输入输出设备的控制。随着计算机发展，IO控制的方式也在不断更新换代。目前主要有三种IO控制方式，分别是Programmed IO、Interrupt-driven IO和Direct Memory Access(DMA)。本文将从多个角度分析这三种方式。

1.基本概念

以Programmed IO为例，它是通过CPU指令来读写IO设备的数据传输方式。也就是说，CPU会通过Out指令向IO设备发送数据，然后通过In指令从IO设备读取数据。但是，Programmed IO的缺点也比较明显，它会占用CPU的资源，导致CPU的空闲时间减少。当需要进行IO操作的任务过多时，CPU可能会因为IO控制而繁忙不堪。

Interrupt-driven IO则是通过中断来进行IO控制。其工作流程是：IO设备将数据传输完成后，会向CPU发出中断请求，CPU在收到中断请求后，会立刻处理这个请求。因此，Interrupt-driven IO节省了CPU的时间，提高了计算机的效率。但是，在多个IO设备同时请求中断的情况下，CPU可能会出现众多中断请求需要处理的情况，从而导致系统的性能下降。

DMA也是一种IO控制方式，它是通过直接在内存中进行数据传输而不需要CPU参与。CPU只需要在传输开始时给出指令，并在传输结束时接收DMA的中断请求即可。这种方式可以大幅减少CPU的参与，提高数据传输速度。

2.不同场景下的使用

Programmed IO适用于少量数据传输的情况，例如在字符设备上进行输入输出操作。而大量数据的传输则需要中断或DMA的方式，以保证系统的效率和性能。例如在高速网络中，数据传输的速度非常快，如果使用Programmed IO的方式来控制网络数据传输，就会让CPU繁忙而无法充分利用网络的带宽。因此，Interrupt-driven IO和DMA更适用于高速网络中的数据IO控制。

3.优缺点分析

Programmed IO的缺点已经在前面提到过，它会占用CPU的资源，导致CPU在IO控制上不断繁忙，而无法充分利用其它资源。相反，Interrupt-driven IO的方式可以让CPU不再繁忙，它只需要在收到中断请求时即可进行IO控制的相关操作。但是，这种方式在IO设备的数量较多、IO并发量较大的情况下，会导致中断请求过多，从而影响系统性能。这时，DMA的方式就更加适用，它可以减轻CPU的压力，让CPU能够充分利用其它的资源。

4.结论

IO控制方式的选择要根据不同的场景和需要做出选择。对于少量数据传输的情况，Programmed IO是一种可行的方式，但对于多量数据的传输，Interrupt-driven IO或DMA的方式更加适用。如果系统的IO并发量较大，建议使用DMA，这样可以减轻CPU的压力。在实际工作和生活中，需要根据具体使用情况选择IO控制方式，才能充分发挥其作用。