程序直接控制方式(Programmed I/O)是一种 用户程序中直接使用I/O指令完成输入/输出操作的方法。在这种方式下,CPU通过查询设备的运行状态来控制数据传送过程,即CPU需要逐步执行每一个I/O指令并等待硬件完成对应的操作。
具体流程如下:
CPU查询设备状态:
CPU通过I/O指令或询问指令测试设备的忙/闲标志位,以确定设备是否准备好进行数据传输。
等待设备准备就绪:
如果设备未准备就绪,CPU将不断循环查询设备状态,直到设备准备好为止。
数据传输:
一旦设备准备就绪,CPU将执行数据传输指令,将数据从设备传输到主存或从主存传输到设备。
重复上述步骤:
对于每个需要传输的字节,CPU都需要重复上述步骤,直到所有数据传输完成。
缺点
效率低下:由于CPU在等待设备准备就绪的过程中处于空闲状态,导致CPU资源的大量浪费。尤其在多设备同时工作时,系统的整体效率会受到严重影响。
响应速度慢:在高负载场景下,CPU的性能瓶颈尤为明显,导致系统响应速度变慢,甚至可能影响到重要任务的执行。
应用场景
程序直接控制方式主要适用于早期计算机系统中,当时硬件资源较为有限,系统需要频繁进行I/O操作。然而,在现代计算机系统中,由于硬件性能的大幅提升和I/O控制技术的进步,这种方式已经逐渐被更高效的I/O控制方式所取代,如中断方式和DMA方式。
建议
在现代计算机系统中,建议优先选择中断方式或DMA方式来进行I/O操作,以提高系统的整体性能和响应速度。如果必须使用程序直接控制方式,可以考虑优化I/O操作的频率和方式,以减少对CPU资源的占用。