I O操作為什麼不需要cpu

2021-10-11 21:15:47 字數 1028 閱讀 4876

簡單回答就是:不是不需要是需要很少

先不談傳統的5大io模型,先說說併發(concurrence)。乙個非常不嚴謹的解釋就是同時做a和b兩件事。先做一會兒程序a,然後上下文切換,再做一會兒b。過一會兒在切回來繼續做a。因此給我們造成乙個假象,我們同時在做a和b兩件事。這就是著名的程序模型。

但是,如果計算機內部不止cpu乙個部件在工作呢?如果a這件事cpu可以分派給其他部件幫它完成呢?情況是不是就完全不一樣了?系統io正好是這樣乙個完美的例子。

對於磁碟io,真實發生的場景可能是這樣的:

cpu說:硬碟兄幫我把我要看的小電影拷貝乙份到主存,謝謝,親。

硬碟說:好的!我考完了叫你。

cpu說:麼麼噠!那我打遊戲去啦!

…cpu打擼啊擼 (100納秒過去了)

…硬碟說:小c我考完了。

cpu說:電影我來啦!

所以,正因為這樣派發任務,通訊,等待的過程,併發系統才彰顯出它的意義。當然實際過程可能比這個複雜一萬倍。比如cpu是不會直接和硬碟對話的,他們之間有個中間人,叫dma(direct memory access)晶元.

cpu計算檔案位址 ==> 委派dma讀取檔案 ==> dma接管匯流排 ==> cpu的a程序阻塞,掛起 ==> cpu切換到b程序 ==> dma讀完檔案後通知cpu(乙個中斷異常) ==> cpu切換回a程序操作檔案

dma控制器類似於乙個小的cpu, 有自己的暫存器(記錄主存位址和取到的字的count等).

cpu可以發起乙個dma請求, 傳入讀寫操作型別, 相關i/o裝置位址, 記憶體的起始位址, 要操作的字數.然後dma就可以獲取匯流排的控制權, 將一大塊記憶體和外部i/o讀入或寫出.等操作完成後, 再通知cpu. 釋放匯流排控制權.缺點是:系統匯流排也是一種資源, dma操作期間, 當處理器需要訪問匯流排時, 執行速度會變慢.但是總得來說, dma是一種高效傳輸方式.

i/o會一直占用cpu嗎?

為何io操作不需要cpu?

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