一、I/O特点
1、常见设备接口类型
①、字符设备（键盘、鼠标、串口等）：以字节位单位顺序访问，get()和put()等
②、块设备（磁盘驱动器、光驱等）：均匀的数据块访问，原始IO或文件系统接口，内存映射文件系统接口
③、网络设备（以太网、无线、蓝牙）：格式化报文交换，send/receive网络报文，通过网络接口支持多种网络协议
2、同步或异步IO
①、阻塞IO：”Wait“
读数据时，进程将进入等待状态，直到完成数据读出；
写数据时，进程将进入等待状态，直到设备完成数据写入处理。
②、非阻塞IO：”Don't Wait“
立即从READ或WRITE系统调返回，返回值位成功传输字节数；read和write的传输字节数可能为零（跳过中断）
③、异步io：”Tell Me Later"
读数据时，使用指针标记好用户缓存区，立即返回；稍后内核将填充缓冲区并通知用户
写数据时，使用指针标记号用户缓冲区，立即返回；稍后内核将处理数据并通知用户
二、I/O结构
北桥连高速设备，南桥连IO设备。
1、CPU与设备的连接
①、设备控制器：CPU和IO间的接口，向CPU提供特殊指令和寄存器
②、IO地址：CPU用来控制IO硬件，内存地址或端口号
③、CPU与设备的通信方式：轮询、设备中断和DMA
2、IO指令和内存映射IO
①、IO指令：通过IO端口号访问设备寄存器，特殊CPU指令
②、内存映射IO：设备的寄存器/存储被映射到内存物理地址空间中；通过内存load/store指令完成IO操作；MMU设置映射，硬件跳线或程序在启动时设置地址
3、内核IO结构
4、IO请求生存周期
三、I/O结构
1、CPU与设备控制器的数据传输
①、程序控制I/O（PIO,Programmed I/O）：通过CPU的in/out或load/store传输所有数据
特点：硬件简单，编程容易，消耗cpu时间和数据量成正比
②、直接内存访问（DMA）：设备控制器可直接访问系统总线，控制器直接与内存互相传输数据
特点：设备传输数据不影响CPU，需要CPU参与数据
2、通过直接I/O寻址读取磁盘数据的步骤
3、I/O设备通知操作系统的机制
①、操作系统需要了解设备状态：i/o完成时间、i/o操作遇到错误
两种方式：CPU主动轮询、设备中断
②、CPU主动轮询：IO设备在特定的状态寄存器中放置状态和错误信息，操作系统定期检测状态寄存器
特点：简单；IO操作频繁或不可预测时，开销大和延时长
③、设备中断
Ⅰ、设备中断处理流程：DPU在IO之前设置参数；CPU发出IO请求后，继续执行其他任务；IO设备 处理IO请求；IO设备处理完成时，触发CPU中断请求；CPU接收中断，分发到相应中断处理例程。
Ⅱ、特点：处理不可预测事件效果好；开销相对较高。
四、缓存
单缓存与双缓存
