| 方式 | CPU 参与度 | 数据传输单位 | 效率 |
|---|---|---|---|
| 程序查询方式 | 最高 | 字/字节 | 最低 |
| 程序中断方式 | 高 | 字/字节 | 较低 |
| DMA 方式 | 低 | 数据块 | 较高 |
| 通道方式 | 最低 | 一组块 | 最高 |
CPU 主动轮询 I/O 设备状态寄存器，检测是否准备好。
while (设备未准备好) { 读取状态寄存器; }
从数据寄存器读取数据;CPU 发出 I/O 命令后继续执行其他程序，设备准备好后主动发中断通知 CPU。
CPU：发送IO命令 → 继续执行其他程序
← 中断！→ 保存现场 → 读取数据 → 恢复现场 → 继续中断频率：$f_{中断}=B$（设备速率 $B$ 字节/秒，每字节中断一次），CPU 用于 IO 比例 $\eta = B \times t$。
CPU 将 I/O 控制权交给 DMA 控制器，DMA 直接在 I/O 设备与主存间传输，不经过 CPU。
CPU：设置 DMA(方向,地址,字节数) → 继续执行
DMA：自行控制传输 → 完毕 → 发中断通知 CPUDMA 控制器：MAR（内存地址）、WC（字计数）、DR（数据缓冲）、控制/状态寄存器、中断逻辑。三种总线使用方式：停止 CPU 访存 / 周期挪用 / 交替访问。
通道是专用的 I/O 处理器，有自己的指令系统（通道指令），可独立执行 I/O 程序。
| 类型 | 传输单位 | 复杂度 | 并发性 |
|---|---|---|---|
| 字节多路通道 | 字节 | 低 | 多个低速设备并行 |
| 数组多路通道 | 数据块 | 中 | 多个高速设备交替 |
| 选择通道 | 数据块 | 高 | 一次只服务一个设备 |
每次查询 = 100/500MHz = 200ns
每秒查询 10^6 次 → CPU 占用 10^6 × 200ns = 20%每秒 10^6 次中断 × 5μs = 500% → 不可行！需 DMA 或缓冲每秒 256 块 × 20μs = 5.12ms/s = 0.51% CPU 占用1024 次挪用 × 2ns = 2.048μs 延迟
CPU 被延迟比例 ≈ 20%| 对比项 | 程序查询 | 程序中断 | DMA | 通道 |
|---|---|---|---|---|
| CPU 参与 | 全程 | 每字 | 开始+结束 | 启动+完成 |
| 传输单位 | 字节 | 字节 | 数据块 | 一组块 |
| 并行性 | 无 | 有 | 有 | 有 |
| CPU 效率 | 最低 | 低 | 高 | 最高 |
| 硬件复杂度 | 最低 | 低 | 中 | 高 |
| 适用设备 | 低速 | 低速 | 高速 | 各类 |
| 灵活性 | 最高 | 高 | 中 | 最高 |
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