常见的三种I/O（输入/输出）数据传输和控制方式

        程序控制（查询）方式、程序中断方式和DMA方式是计算机系统中常见的三种I/O（输入/输出）数据传输和控制方式。以下是对这三种方式的对比理解：

一、程序控制（查询）方式

1. 原理：

   • 程序控制方式是通过CPU执行程序来查询外设的状态，并根据外设的状态来决定是否进行数据传输。这种方式下，CPU需要不断地轮询外设，检查其是否准备好进行数据传输。

2. 特点：

   • 方法简单，硬件开销小。
   • 但I/O能力不高，CPU需要花费大量时间来轮询外设状态，严重影响CPU的利用率。
   • 不能实现CPU与外设的并行工作，系统效率较低。

二、程序中断方式

1. 原理：

   • 程序中断方式是在外设准备好数据传输时，向CPU发出中断请求信号。CPU在接收到中断请求后，会暂停当前正在执行的程序，转而执行中断服务程序来处理外设的数据传输请求。

2. 特点：

   • 允许CPU与外设并行工作，提高了系统的整体效率。
   • 可以处理复杂事务，实现故障处理，提高系统的可靠性。
   • 可以实现人机对话，方便用户使用计算机。
   • 但每次中断都会打断CPU的工作，需要保存和恢复现场，增加了系统的开销。
   • 适用于中、低速外设的数据传输。

三、DMA方式（Direct Memory Access，直接内存访问）

1. 原理：

   • DMA方式是在内存和外设之间直接进行数据传输，而不需要CPU的参与。这种方式下，DMA控制器接管总线控制权，直接在内存和外设之间进行数据传送。

2. 特点：

   • 高效：能够在没有CPU直接参与的情况下，快速完成大批量数据的传输，特别适合高速设备和大数据量的传输。
   • CPU占用率低：CPU只需要在数据传输开始和结束时做少量的操作，大部分时间可以自由执行其他任务。
   • 需要专门的DMA控制器支持，增加了系统的硬件成本。
   • 实现了CPU与外设的并行工作，提高了系统的整体性能。

四、对比总结

        综上所述，这三种I/O数据传输和控制方式各有优缺点，应根据具体的应用场景和需求来选择合适的方式。