【概述】

设备驱动程序是 I/O 系统的高层与设备控制器之间的通信程序，其主要任务是将上层软件发来的抽象 I/O 要求转化为具体要求，发送给设备控制器，启动设备去执行。同时，它也将由设备控制器发来的信号，传送给上层软件

为实现 I/O 系统高层与设备控制器间的通信，设备驱动程序应具有以下功能：

【设备驱动程序特点】

设备驱动程序属于低级系统例程，其与一般的应用程序及系统程序不同，其特点如下：

在不同的操作系统中，所采用的的设备处理方式并不完全相同，设备处理方式可分为以下三类：

设备驱动程序的主要任务是启动指定设备，完成上层指定的 I/O 工作，但在启动前，应先完成必要的准备工作。在完成所有的准备工作后，才向设备控制器发送一条启动命令

设备驱动程序的处理过程如下：

轮询的可编程 I/O 方式，又称忙-等待方式或程序 I/O 方式，其处理过程如下：

处理机向控制器发送一条 I/O 指令，启动输入设备输入数据，同时将状态寄存器置 busy=1
不断循环测试 busy 标志
- busy=1 时，表示输入机尚未输完一个字，CPU 继续对该标志测试
- busy=0 时，表示数据已输入控制器数据寄存器中
将 CPU 存取控制器中的数据送入内存单元，完成一个字的 I/O

在程序 I/O 方式中，CPU 的绝大部分时间都处于等待 I/O 设备完成数据 I/O 的循环测试中，造成了对 CPU 的极大浪费，这是因为在 CPU 中无中断机构，使 I/O 设备无法向 CPU 报告其已完成了一个字符的输入

该方式利用设备控制器来完成对 I/O 设备的控制，其过程如下：

在 I/O 设备输入每个数据的过程中，可使 CPU 与 I/O 设备并行工作，仅当输完一个数据时，才需要 CPU 花费极短的时间去做中断处理

这样使得 CPU 和 I/O 都处于忙碌状态，从而提高了整个系统的资源利用率与吞吐量

该方式借助 DMA 控制器完成对 I/O 设备的控制，因此又称为 DMA 方式

该方式的数据传输基本单位是数据块，所传送的数据从设备直接送入内存，或直接从内存进设备，整块数据的传送是在 DMA 控制器的控制下完成的，不需要 CPU 操作，即 CPU 干预进一步减少，仅在传送一个或多个数据块的开始和结束时，才需 CPU 干预

DMA 控制器由三部分组成：主机与 DMA 控制器的接口、DMA 控制器与块设备的接口、I/O 控制逻辑

为实现主机与控制器之间块数据的直接交换，必须设置如下四类寄存器：

DMA 方式的工作过程如下：

DMA适用于读一个连续的数据块，若一次读多个数据块到内存的不同区域，那么须由 CPU 分别发送多条 I/O 指令、进行多次 DMA 中断处理

为进一步减少 CPU 的干预，引入了通道方式，CPU 只需发一条 I/O 指令，给出通道程序的首地址及要访问设备即可，这使得 CPU、通道和 I/O 设备三者并行操作，提高整个系统的资源利用率

通道，是一种通过执行通道程序管理 I/O 操作的控制器，它使 CPU、内存与 I/O 操作之间达到更高的并行程度，由于它的任务是管理实现 I/O 操作，提供了一种传送通道，所以将这种部件称作通道

通道，通过执行通道程序，与设备控制器共同实现对 I/O 设备的控制，简单来说，CPU 指令经过设备驱动程序解读后，送往通道程序，通过通道程序的执行来完成通道操作，通道程序由一系列通道指令构成

通道指令一般包含下述信息：