第 13 章 I/O 系统

I/O 硬件

PC 总线结构

轮询（Polling）

中断

直接内存访问（DMA）

对于需要进行大量IO的设备，为了避免程序控制IO 即PIO，将一部分任务西方给了DMA控制器，在DMA开始传输时，主机向内存中写入DMA命令块。然后CPU在写入后继续干别的，DMA去自己操作内存总线，然后就可以向内存进行传输。

应用程序 I/O 接口

实现统一的 IO 接口，设备驱动提供了 API 来操控 IO 设备

• I/O 设备在许多方面有很大差异：
  • 字符流或块
  • 顺序访问或随机访问
  • 同步或异步
  • 共享或专享
  • 操作速度
  • 读写、只读、只写

块与字符设备

块设备：包括硬盘，一般有读写seek的命令，对其进行raw原始IO或者文件系统访问。内存映射文件访问也OK

字符设备：键盘鼠标串口，命令是get put。库函数提供具有缓冲和编辑功能的按行访问。

网络设备

时钟与定时器

非阻塞与异步 I/O

阻塞IO：进程挂起直到IO完成，很容易使用和理解，但是不能满足某些需求

非阻塞IO：IO调用立刻返回。用户接口就是，接收鼠标键盘输入，还要在屏幕上输出，放视频也是，从磁盘读帧然后显示。
异步：IO与进程同时运行。

非阻塞和异步的区别：非阻塞的read会马上返回，虽然可能读取的数据没有达到要求的，或者就没读到。异步read一定要完整执行完

内核 I/O 子系统

I/O 调度

缓冲（Buffer）

缓存（Cache）