程序查询方式

程序查询方式（Programmed I/O / Polling）是最简单的 I/O 控制方式。CPU 主动查询设备状态，等待设备就绪后进行数据传输，整个 I/O 过程中 CPU 被占用。

1. CPU 向设备发命令（启动设备）
2. 不断读取状态寄存器（轮询）
3. 检查 Ready 位：
   - Ready=0 → 回步骤2继续查询
   - Ready=1 → 设备进行数据传输
4. 读/写数据
5. 未完成 → 回步骤2；完成 → 结束

// 输入操作（伪代码）
void input_polling() {
    out(CONTROL, START_CMD);
    while (1) {
        status = in(STATUS);
        if (status & READY_BIT) { data = in(DATA); break; }
    }
}

优点

• 实现简单，硬件需求最少
• 控制直接，CPU 完全管理
• 可靠性高，适用于低速设备/简单系统

缺点

• CPU 利用率低：等待期间空转
• 实时性差，不能及时响应其他事件
• 不能多设备并发
• 效率低，大量时间浪费在查询上

CPU 利用率 = 1 - R × (Tquery + Ttransfer) / Ttotal
例：设备每 100ms 传 1 字节，每次查询 1μs
CPU 用于查询 ≈ 100ms → 利用率极低

CPU 按固定顺序循环查询各设备。问题：响应延迟不均、高优先级设备得不到及时服务。

可按优先级查询（先查高优先级设备）缓解，但仍是串行、不能真正并发。

最大响应延迟：最坏情况 CPU 刚查完某设备后它才就绪，需等一个完整查询周期。

查询周期 = Σ(每个设备的查询时间)
最大响应延迟 = 查询周期 - 当前设备查询时间
平均响应延迟 ≈ 查询周期 / 2