I/O 数据传输控制方式是计算机系统中至关重要的部分，它影响着系统的性能和效率。
1. 程序直接控制 I/O（Polling）
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工作原理：
- CPU 持续检查设备状态寄存器，以判断设备是否准备好进行 I/O 操作。
- 一旦设备准备就绪，CPU 开始执行数据读写操作。
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优点：
- 实现简单，易于理解和调试。
- 不需要复杂的硬件支持。
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缺点：
- 效率低，因为 CPU 可能浪费大量时间在等待上。
- 适用于简单、低速度的设备或对实时性要求不高的场景。
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应用场景：
- 微控制器中的简单设备交互。
2. 中断驱动 I/O
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工作原理：
- 设备准备好后，会发送一个中断信号给 CPU。
- CPU 响应中断信号后暂停当前任务，执行相应的中断服务程序处理 I/O 操作。
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优点：
- 提高了 CPU 的利用率，减少了空闲等待时间。
- 允许 CPU 在等待 I/O 设备时处理其他任务，提高系统吞吐量。
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缺点：
- 增加了系统复杂度，需要硬件和软件支持中断管理。
- 可能导致频繁的上下文切换，增加系统开销。
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应用场景：
- 常用于通用计算环境中，如键盘输入、鼠标点击等事件驱动的设备。
3. 直接内存访问（DMA）
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工作原理：
- 独立的 DMA 控制器负责在设备和内存之间直接传输数据。
- 在传输过程中，CPU 可以继续执行其他任务，而无需介入数据传输。
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优点：
- 极大减轻了 CPU 的负担，提高了数据传输速度。
- 特别适合大批量数据传输，例如磁盘读写、网络数据包处理等。
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缺点：
- 需要额外的硬件支持（DMA 控制器）。
- 系统设计更加复杂，涉及到 DMA 通道管理和冲突解决。
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应用场景：
- 高速网络接口、磁盘控制器、图形渲染设备等。
4. 通道 I/O（Channel I/O）
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工作原理：
- 使用专用的通道处理器来管理复杂的 I/O 操作，其本身具备一定的运算能力。
- 通道处理器接管 I/O 操作，主机 CPU 只需发出高层次的 I/O 指令。
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优点：
- 进一步解放了主 CPU 的资源，使其专注于处理计算密集型任务。
- 适用于大型主机系统，支持多种复杂 I/O 操作并发。
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缺点：
- 昂贵且复杂，仅在需要处理大量并发 I/O 请求的系统中使用。
- 需要专门的硬件支持，并且系统开发成本较高。
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应用场景：
- 大型商用服务器和主机系统中，如金融交易系统、大型数据库服务器。
