关于设备控制器和 I/O 通道的理解

设备控制器

设备控制器是CPU 与 I/O 设备之间的接口，它接收 CPU 发来的命令，去控制 I/O 设备工作，使 CPU 从繁杂的设备控制事务中解放出来。

当 CPU 要操作 I/O 设备时，首先要启动这个设备，一方面将启动命令发送给设备控制器，另一方面通过地址线将 I/O 设备的地址发给设备控制器，设备控制器的 I/O 逻辑对收到的地址进行译码，再根据所译出的命令对相应的设备进行操作。

由此看来，I/O 设备控制器的作用是 译码器+执行器。

CPU 对 I/O 的操作命令并不是只有一条，而是多条的，因此操作一次 I/O 设备，首先 CPU 向设备控制器发送一条条命令，设备控制器接收到一条条命令，然后译码、执行。因此设备控制器一定程度上使 CPU 从 I/O 控制上解脱了出来，但并未完全解脱。这就有了 I/O 通道的产生。

I/O通道

关于 I/O 通道的工作流程详见这篇博文。

I/O 通道实际上是一种特殊的处理机，并且其与 CPU 共享内存。

当 CPU 要操作某个 I/O 设备时，它并不需要一条条将 I/O 指令（称为通道程序）发送给设备控制器，只需要向通道发出 I/O 指令，指明这一条条指令在内存的什么地方，并且指明要操作的是哪个设备，然后 CPU 就可以去忙别的事情了。

I/O 通道接收要 CPU 发送来的这些信息之后，就可以从内存中找到并执行这个通道程序，即发送启动命令和一条条 I/O 命令给设备控制器；当对 I/O 设备的操作完成之后，通道向 CPU 发出中断信号，告诉 CPU 相应的操作已经完成。

由此看出，I/O 通道作为一种特殊的处理机（实际上就相当于早期的外围机），承担了原来 CPU 处理 I/O 操作的一部分功能，使得 CPU 从 I/O 操作种解放出来，CPU 和对 I/O 操作可以并行。

在引入 I/O 通道之后，I／O 系统结构形成了四级结构：

• 最低级为I／O设备，
• 次低级为设备控制器，
• 次高级为I／O通道，
• 最高级是 CPU。