i/o系统基本概念

I/O系统是指计算机系统中与输入输出设备及其数据传输相关的硬件和软件部分。在计算机系统中，I/O系统起着至关重要的作用，它是连接计算机与外部世界的通道，是用户感知计算机系统功能的重要手段。本文将从多个角度分析I/O系统的基本概念，以期更好地理解和应用I/O系统。

一、I/O系统基本组成部分

I/O系统由三部分组成：外设、I/O控制器和主机CPU。 外设就是输入输出设备，如鼠标、打印机、键盘，主机CPU通过I/O端口与I/O控制器联系，I/O控制器完成与外设的数据交换过程。主机CPU依靠操作系统内核中的I/O软件子系统来控制I/O控制器，从而完成与外设的数据交互过程。

二、I/O系统的基本操作方式

1.程序查询方式：CPU通过一段程序进行轮流轮询不同外设，判断外设是否准备好进行数据传送。

2.中断方式：外设通过I/O控制器发送中断信号，通知CPU有数据需要处理。CPU通过相应中断处理程序响应，完成数据传输过程，并通知I/O控制器。

3.直接存储器访问（DMA）方式：外设通过I/O控制器向主存区申请一个数据传输通道，并向主内存进行数据传送。在传送过程中，I/O控制器直接读入内存地址并将数据存储在主存区中，不需要CPU参与。

三、I/O系统的性能参数

1.吞吐量：指I/O系统每秒钟有效的数据传输率。

2.响应时间：指从外设向I/O控制器发送数据开始，到CPU处理完成并返回响应信号的时间。

3.可用性：指I/O系统的运行时间和期望工作时间之比。

四、I/O系统的主流技术

1.USB技术：USB技术是一种使用USB接口的计算机外设连接标准，它为I/O设备提供了一条高速可靠的数据通道。

2.网络I/O技术：指通过网络协议实现多个计算机之间的数据传输。

3.虚拟化I/O技术：通过在虚拟机中运行I/O子系统实现多个系统的数据交互，提高计算机使用效率。