系统io

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#计算机系统 #I/O操作

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本学期的计算机系统课接近尾声，这是我要写的最后一篇博客，大概也是我最想要写的一篇，结合备考软考和计算机系统课上老师讲的一些知识谈一谈关于系统io，并且结合我在项目中的实践谈一谈学习了计算机系统对我的帮助。
io操作的几种方式
1.直接程序控制
直接程序控制是指外设数据的输入输出过程是在CPU执行程序的控制下完成的。这种方式分为无条件传送和程序查询方式两种情况。
分为无条件传送和程序查询方式。
(1)无条件传送：
在此情况下。外设总是准备好的，他可以无条件的随时接收CPU发来的输出数据，也能够无条件地随时向cpu提供需要输入的数据。
(2)程序查询方式
在这种方式下，利用查询方式进行输入输出，就是通过cpu执行程序来查询外设状态，判断外设是否准备好接受数据或接收好了向cpu输入的数据。根据这种状态，cpu有针对性的为外设的输入输出服务。
2.中断方式
利用中断的方式完成数据的输入输出过程为：当I/O系统与外设交换数据时，CPU无需等待也不必去查询I/O的状态，而可以抽身来处理其他的任务。当系统I/O准备好以后，则发出中断请求信号通知CPU，CPU接到中断请求信号后，保存正在执行的程序现场，转入I/O中断服务程序的执行，完成与I/O系统的交换数据，然后再返回被打断的程序继续执行。与程序控制方式相比，中断方式因为CPU无需等待而提高了效率。
3.DMA方式
DMA方式是指数据在内存与I/O设备间的直接成块传送，即在内存与I/O设备间传送一个数据块的过程中，不需要CPU的任何干涉，只需要CPU在过程开始启动与过程结束时的处理，实际操作由DMA硬件直接执行完成，CPU在此传送过程中可做别的事情。
我遇到的关于I/O的问题
这学期，在做项目时，我深刻的了解到了理解计算机系统的重要性。在做一个关于人工智能的项目时，我需要从一个视频中一帧一帧的读取图片，然后将图片显示在Frame界面上，（这中间会用级联分类器做一些检测的工作）当时错误的代码大概是下面这个样子（记得不是很清楚了），也就是说因为opencv在视频中读取的图片是Mat类型的而在Frame上不能直接显示这种类型的图片，因此我当时的想法就是直接把这个图片存储在磁盘上，然后直接把路径传给UserInter，UserInter在磁盘上去读这张图然后显示出来，也就是因为这个想法，我在这个部分卡了一个上午，程序没有按照我的想法进行输出，UserInter上一帧的图片也没有显示，这还不是最崩溃的，最崩溃的是居然一条的报错信息也没有，没有报错信息的错误是最令人难以修改的，我大胆的猜测这个问题出在哪里，机缘巧合之下我设置了一个变量，利用这个变量，我让读取视频帧图片与UserInter显示图片之间存在了一个时间差，没想到图片居然显示出来了，我又仔细思索，想到了计算机系统课上的DMA的I/O方式,终于想出了问题的所在，程序执行的速度很快，在磁盘上存数据又很慢，在DMA方式下CPU不会等待磁盘存储图片操作的完成就会去执行接下来的语句，这样，当程序去显示某一帧的图片时，实际上磁盘中还没有存上这一张图片，UserInter当然也就无法显示了。之后我换了另一种方法，直接把Mat类型的图片转化为了BufferedImage，在内存中进程图片的传输，问题解决了，功能也实现了，至此一个上午过去了，这个问题也终于解决了。经过这件事，我深深地感受到了了解计算机系统的重要性，谁知道以后还会遇到什么千奇百怪难以解决的问题，了解计算机的底层才能应对一切。
出错的代码

	public void run() {
		if(!video.isOpened()) {				
			System.out.println("Open File Error");//无法打开文件异常事件处理
		}else {
			Mat videoFrame=new Mat();
			Mat result=new Mat();
			while(true){
				if(userInter.videoPlay) {
						video.read(videoFrame);
				}
				for(int k=0;k<detections.size();k++) {
					videoFrame=detections.get(k).ObjectDetection(videoFrame);
				}
				for(int i=0;i<detections.size();i++) {
					userInter.setText("场景中有"+detections.get(i).objectNumber+"个"+detections.get(i).name+"\n");
//					System.out.println("场景中有"+detections.get(i).objectNumber+"个"+detections.get(i).name+"\n");
					for(int j=0;j<detections.get(i).objectNumber;j++) {
						userInter.setText("第"+(j+1)+"个"+"的坐标为("+detections.get(i).x[j]+","+detections.get(i).y[j]+")\n");
					}
					detections.get(i).objectNumber=0;
				}
				Imgcodecs.imwrite(imagePath);
				userInter.setVideoImage(imagePath);//设置用户界面显示的图片
				userInter.repaint();
//				try{
//					Thread.sleep(10);
//				}catch(InterruptedException  e) {
//					e.printStackTrace();
//				}
			}
		}
    }

改正后的代码

	public void run() {
		if(!video.isOpened()) {				
			System.out.println("Open File Error");//无法打开文件异常事件处理
		}else {
			Mat videoFrame=new Mat();
			Mat result=new Mat();
			while(true){
				if(userInter.videoPlay) {
						video.read(videoFrame);
				}
				for(int k=0;k<detections.size();k++) {
					videoFrame=detections.get(k).ObjectDetection(videoFrame);
				}
				for(int i=0;i<detections.size();i++) {
					userInter.setText("场景中有"+detections.get(i).objectNumber+"个"+detections.get(i).name+"\n");
//					System.out.println("场景中有"+detections.get(i).objectNumber+"个"+detections.get(i).name+"\n");
					for(int j=0;j<detections.get(i).objectNumber;j++) {
						userInter.setText("第"+(j+1)+"个"+"的坐标为("+detections.get(i).x[j]+","+detections.get(i).y[j]+")\n");
					}
					detections.get(i).objectNumber=0;
				}
				Image image=matToBufferedImage(videoFrame);
				userInter.setVideoImage(image);//设置用户界面显示的图片
				userInter.repaint();
//				try{
//					Thread.sleep(10);
//				}catch(InterruptedException  e) {
//					e.printStackTrace();
//				}
			}
		}
    }