比较并说明下述几种I/O控制方式的优缺点及其应用场合。

本文对比分析了直接程序控制、程序中断和DMA三种I/O控制方式,阐述了它们各自的优缺点,并指出应用场合。

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比较并说明下述几种I/O控制方式的优缺点及其应用场合。

I/O控制方式:

(1)直接程序控制方式

(2)程序中断方式

(3)DMA方式

答:

(1)直接程序传送方式用于系统调试或对速度要求不高的系统。

这种方式CPU通过执行I/O指令控制外设工作,查询外设状态并和外设交换数据,

优点:接口结构简单,实现容易。

缺点:由于CPU和外设串行工作,系统效率低

(2)程序中断方式用于处理中低速的I/O操作和随机事件;

优点:处理能力强,可处理复杂的随机事态,

缺点:切换程序时花费时间使中断方式难以适应高速数据传送。

(3)DMA方式可用于高速外设大批量数据传输,也可用于大批量数据采集系统和DRAM的刷新;

优点:与查询方式相比,可以随机响应外设请求,不必查询,与程序中断相比,不必切换程序,由硬件直接完成传输;

缺点:不能处理复杂事态。

<think>好的,我现在要回答用户关于输入输出传送控制方式的问题,特别是哪种方式主要由程序实现。首先,我需要回顾一下常见的I/O控制方式,通常包括程序控制方式、中断驱动方式、DMA方式以及通道控制方式等。 用户的问题提到了“主要由程序实现”,所以我应该先考虑程序控制方式。程序控制方式又分为两种:无条件传送和程序查询方式。无条件传送是指CPU不检查外设状态,直接进行数据传输,适用于简单、速度固定的设备。而程序查询方式则需要CPU不断查询外设的状态,直到外设准备好才进行数据传输。这两种都是由程序直接控制的,但可能用户指的是程序查询方式,因为它需要程序主动参与轮询状态。 接下来,我需要确认其他方式是否由程序主导。中断驱动方式虽然程序需要初始化中断处理程序,但实际的数据传输由中断触发,减少了CPU的轮询开销,所以程序参与较少。DMA方式则完全由DMA控制器管理数据传输,无需CPU介入,程序只需要设置参数,启动传输即可。通道控制方式更进一步,使用专门的I/O处理器,程序只需发出命令,通道自行处理整个传输过程。因此,这三种方式中程序的参与度较低,主要由硬件或专用控制器处理。 所以,综合来看,程序控制方式中的程序查询方式主要由程序实现,因为CPU需要不断执行指令来检查状态,进行数据传输。这里需要确保术语的正确性,避免混淆其他方式。同时,用户提到的“输入输出传送的控制方式”可能指的是I/O控制方式中的程序控制方式,特别是查询方式。 在回答时,需要明确区分不同方式的控制流程,指出程序查询方式需要程序主动参与,而其他方式则依赖硬件机制,减少程序干预。因此,答案应为程序查询方式,属于程序控制方式的一种,由程序直接管理数据传输的时机和过程。</think>--- ### **核心答案** **程序查询方式(Programmed I/O)** 是由程序直接控制的输入输出传送方式。 其核心特点是 **CPU主动轮询外设状态**,通过程序指令完成数据传输的每一步控制。 --- ### **详细解析** #### 1. **程序控制I/O的两种模式** - **无条件传送**: - 直接读写外设,无需状态检查。 - 适用场景:外设始终就绪(如LED显示)。 - **程序查询方式**: - **主要依赖程序轮询状态**,CPU持续检查外设是否准备好。 - 步骤: 1. CPU读取外设状态寄存器。 2. 若未就绪,循环等待。 3. 若就绪,执行数据传输。 #### 2. **程序查询方式的特点** - **完全由程序实现控制**: - 数据传输的触发、状态检测、错误处理均需程序显式编写代码。 - **高CPU占用率**: - CPU在等待外设就绪时处于忙等(busy-waiting)状态,效率低。 - **简单但资源浪费**: - 适用于低速或简单外设,不适用于多任务或高速场景。 #### 3. **与其他I/O控制方式的对比** | **控制方式** | **核心机制** | **程序参与度** | **适用场景** | |-------------------|--------------------------------|--------------------------|--------------------------| | **程序查询方式** | CPU轮询外设状态 | **完全由程序控制** | 低速设备(键盘、传感器) | | **中断驱动方式** | 外设就绪后触发中断通知CPU | 程序仅处理中断服务例程 | 中速设备(网络卡、磁盘) | | **DMA方式** | DMA控制器直接管理数据传输 | 程序仅初始化DMA参数 | 高速批量传输(内存-外设) | | **通道控制方式** | 专用I/O处理器独立管理通道 | 程序下发通道命令字(CCW) | 大型系统复杂I/O任务 | #### 4. **程序查询方式的代码示例** ```assembly ; 示例:从端口读取数据(假设状态端口为0x80,数据端口为0x81) WAIT_READY: IN AL, 0x80 ; 读取状态端口 TEST AL, 0x01 ; 检查“就绪”标志位(假设第0位为就绪位) JZ WAIT_READY ; 未就绪则循环等待 IN AL, 0x81 ; 就绪后读取数据 ``` #### 5. **优缺点总结** - **优点**: - 实现简单,无需额外硬件支持。 - 适合对实时性要求不高的场景。 - **缺点**: - **CPU资源浪费**:大量时间消耗在轮询等待上。 - **延迟不可控**:高速外设可能导致数据丢失。 --- ### **结论** 在输入输出传送控制方式中,**程序查询方式(Programmed I/O)** 是主要依靠程序实现的机制,通过CPU主动轮询外设状态完成数据传输。其设计简单但效率较低,是早期系统或低速设备中常用的基础控制方法
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