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i/o
(計算機接口)
鎖定
I/O(英語:Input/Output),即輸入/輸出,通常指數據在內部存儲器和外部存儲器或其他周邊設備之間的輸入和輸出。
輸入/出(英文:Input/Output,簡寫為 I/O)是信息處理系統(例如計算器)與外部世界(可能是人類或另一信息處理系統)之間的通信。輸入是系統接收的信號或數據,輸出則是從其發送的信號或數據。該術語也可以用作行動的一部分;到“運行I/O”是運行輸入或輸出的操作。
輸入/出設備是硬件中由人(或其他系統)使用與計算器進行通信的部件。例如,鍵盤或鼠標是計算器的輸入設備,而監視器和打印機是輸出設備。計算器之間的通信設備(如電信調制解調器和網卡)通常運行輸入和輸出操作。
- 中文名
- i/o
- 全 稱
- input/output
- 類 型
- 輸入輸出端口
- 出 處
- 電腦主板
- 連接接口
- 磁盤接口
- I/O接口芯片
- 集成電路
i/o接口分類
(1)I/O接口芯片
(2)I/O接口控制卡
由若干個集成電路按一定的邏輯組成為一個部件,或者直接與CPU同在主板上,或是一個插件插在系統總線插槽上。
i/o接口功能
速度不匹配:I/O設備的工作速度要比CPU慢許多,而且由於種類的不同,他們之間的速度差異也很大,例如硬盤的傳輸速度就要比打印機快出很多。
時序不匹配:各個I/O設備都有自己的定時控制電路,以自己的速度傳輸數據,無法與CPU的時序取得統一。
基於以上原因,CPU與外設之間的數據交換必須通過接口來完成,通常接口有以下一些功能:
(4)協調時序差異;
(5)地址譯碼和設備選擇功能;
i/o控制方式
(1)程序查詢方式
這種方式下,CPU通過I/O指令詢問指定外設當前的狀態,如果外設準備就緒,則進行數據的輸入或輸出,否則CPU等待,循環查詢。
這種方式的優點是結構簡單,只需要少量的硬件電路即可,缺點是由於CPU的速度遠遠高於外設,因此通常處於等待狀態,工作效率很低
(2)中斷處理方式
在這種方式下,CPU不再被動等待,而是可以執行其他程序,一旦外設為數據交換準備就緒,可以向CPU提出服務請求,CPU如果響應該請求,便暫時停止當前程序的執行,轉去執行與該請求對應的服務程序,完成後,再繼續執行原來被中斷的程序。
中斷處理方式的優點是顯而易見的,它不但為CPU省去了查詢外設狀態和等待外設就緒所花費的時間,提高了CPU的工作效率,還滿足了外設的實時要求。但需要為每個I/O設備分配一個中斷請求號和相應的中斷服務程序,此外還需要一個中斷控制器(I/O接口芯片)管理I/O設備提出的中斷請求,例如設置中斷屏蔽、中斷請求優先級等。
此外,中斷處理方式的缺點是每傳送一個字符都要進行中斷,啓動中斷控制器,還要保留和恢復現場以便能繼續原程序的執行,花費的工作量很大,這樣如果需要大量數據交換,系統的性能會很低。
(3)DMA(直接存儲器存取)傳送方式
DMA最明顯的一個特點是它不是用軟件而是採用一個專門的控制器來控制內存與外設之間的數據交流,無須CPU介入,大大提高CPU的工作效率。
(4) 通道方式
i/o故障表現
- I/O設備就無法正常使用了,包括各類外接接口、筆記本的鍵盤打不出字、觸控屏不靈等現象。
- 電腦維修工具:主板診斷卡插在主板上進行跑碼會顯示FF代碼、00代碼、DD代碼或無代碼及反覆跑C1~C5代碼的現象。
防範I/O設備故障:I/O設備屬於精密的電子產品,使用過程中對環境要求嚴格,切莫在高温,潮濕的環境下使用。
i/oCPU瓶頸
在CPU性能受限制的大型機環境裏,i/o進程會影響到工作負載。
在cpu受到限制的系統中,批處理進程會使i/o的性能變得更糟。通常在系統優先級最低的情況下,當CPU受到瓶頸時,批處理進程因為要和在線進程進行資源爭奪而勉強運行i/o。每一次i/o,一個進程開始釋放CPU資源,並由更高優先權的進程接管。但即使i/o進程很快的完成,批處理進程也需要去爭奪已經完成任務的進程資源,並接受CPU的線程調度。
在線進程通常可以獲得必要的CPU資源。i/o進程不會減緩客户信息控制系統(CICS)或信息管理系統(IMS)的工作負荷,因為每個i/o並不同步。
然而,一些特別的進程與批處理一樣都受到CPU瓶頸的影響。在CICS,一旦i/o完成的事務處理,在i/o繼續工作前,i/o已經越過CICS的鏈式調度程序。在CICS工作負載中尤其明顯的是i/o有深調度隊列。
IMS事務中運行消息處理區域(MPR’S)採取不同的路徑,但都是異曲同工。一旦數據庫i/o完成, IMS在它處理更多工作前會通知在和服務器爭奪資源的MPR。
- 參考資料
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- 1. 筆記本電腦主板I/O芯片故障的特點講解 .紅警電腦維修培訓官網[引用日期2013-08-14]
- 2. I/O進程上出現CPU瓶頸會有啥後果? .TechTarget[引用日期2015-10-09]